采用氩离子抛光场发射扫描电镜观察、X射线衍射分析、氦气孔隙度测定、低温氮气吸附-脱附等实验手段，联合FHH分形理论模型，从多角度表征了鄂尔多斯盆地西部奥陶系乌拉力克组不同类型页岩的微观孔隙结构特征。研究结果表明：（1）研究区矿物成分复杂，黏土矿物含量较稳定，脆性矿物含量高、变化范围较大，可分为3类岩相类型，自下而上依次为硅质页岩岩相、混合页岩岩相和钙质页岩岩相。（2）研究区孔隙度整体较低，主要为0.16%～1.50%，平均1.20%，微裂缝发育造成少量孔隙度大于4.00%，硅质页岩孔隙度最大，钙质页岩孔隙度最小，混合页岩孔隙度介于二者之间；孔隙类型复杂且与岩相密切相关，钙质页岩整体致密，多为晶间孔、溶蚀孔，以狭缝状孔隙为主；硅质页岩孔隙相对发育，多为粒间孔、黏土矿物层间缝和微裂缝，以平板状开放孔隙为主，偶见“细颈广体”的墨水瓶式的无定形孔隙。（3）研究区孔隙结构可划分为3类，Ⅰ类以2～4 nm的介孔为主，中孔、宏孔均较发育，孔隙体积大，在硅质页岩中常见；Ⅱ类以0～4 nm的微孔、介孔为主，宏孔发育较少，在硅质页岩和混合页岩中常见；Ⅲ类以50～100 nm的宏孔为主，但体积小，在钙质页岩中常见。（4）研究区页岩微观孔隙结构具有明显的分形特征，内部结构复杂，非均质性强；TOC、黏土矿物和石英的含量越高，孔隙结构和孔隙表面越复杂。（5）研究区硅质页岩储层孔隙结构最好且有机质富集，是最有利的勘探目标。