鄂尔多斯盆地蕴藏着丰富的煤、石油、天然气和砂岩型铀矿等多种能源矿产。在纵向上,煤聚积于石炭—二叠系和侏罗系,石油和铀矿主要分布在侏罗系,天然气则储集在奥陶系和二叠系。在平面上,石油位于盆地中南部,铀矿位于盆地边部,天然气和煤炭资源在全盆地均有分布。多种能源矿产存在油中气、煤中气、上气下油、油中铀、煤中铀、煤中油以及独立富集等7种共存富集形式。在盆地发展演化过程中,在不同的构造单元叠置了不同的能源组合类型,包括煤、天然气与铀组合,煤与天然气组合,煤与石油、天然气组合,煤、石油、天然气与铀组合等4种组合类型,并且表现出某些相关性。鄂尔多斯盆地多种能源矿产的共存富集是盆地构造演化、沉积环境和热演化综合作用的必然结果。构造演化格局决定盆地的性质以及内部充填序列,并且控制着煤、油气和铀在盆地中的分布;沉积环境则是矿产富集的基础,不同沉积环境和沉积相形成的矿产各异;盆地的热演化,则是促进了煤、油气和铀的生成、聚积以及消亡。