हिमयुग (आइस एज) के अंत में, लगभग 14,000 से 6,000 साल पहले, जब बाढ़ से फ़ारस की खाड़ी का निर्माण हुआ था, उससे बहुत पहले ही मनुष्य इस क्षेत्र में हाइड्रोकार्बन की उपस्थिति के बारे में जानते थे.

इस क्षेत्र के कई हिस्सों में नदियों और घाटियों के किनारे कच्चे तेल और गैस का प्राकृतिक रिसाव आम बात है.

हजारों साल पहले (ईसा के बाद का समय या ईस्वी सन्), लोग बिटुमेन नामक एक प्रकार के भारी पेट्रोलियम पदार्थ का उपयोग मोर्टार बनाने और जहाजों को जलरोधक बनाने के लिए करते थे.

तेल की पहली आधुनिक खोज 1908 में पश्चिमी ईरान में एक मशहूर रिसाव स्थल पर हुई थी.

1950 और 1960 के दशक में, जब तेल और गैस की खोज में तेजी से विस्तार हो रहा था, तब यह साफ हो गया कि पृथ्वी पर किसी अन्य क्षेत्र में तेल और गैस इतनी मात्रा में नहीं मिलेगा.

रूस में पश्चिमी साइबेरिया और हाल ही में अमेरिका में पर्मियन बेसिन जैसे अन्य क्षेत्रों में भी तेल और गैस के विशाल भंडार पाए गए हैं. लेकिन फ़ारस की खाड़ी में मौजूद विशाल भंडारों से इनकी तुलना नहीं की जा सकती.

फ़ारस की खाड़ी क्षेत्र दो टेक्टोनिक प्लेट्स के टकराव वाले स्थान पर स्थित है. दक्षिण-पूर्व में अरब प्लेट और पूर्व और उत्तर में यूरेशियन प्लेट.

यह टकराव लगभग साढ़े तीन करोड़ सालों से हो रहा है और इसकी वजह से एक गतिशील परिदृश्य पैदा हुआ है जहां चट्टानों की परतें मुड़ गई हैं और टूट गईं, और गहरे स्तरों पर, बहुत ज़्यादा गर्मी और दबाव से रूपांतरित हो गईं.

खाड़ी के दोनों किनारों की भूवैज्ञानिक विशेषताएं काफी अलग हैं. ईरान की ओर, ज़ाग्रोस पर्वत श्रृंखला ओमान की खाड़ी से लेकर तुर्की की सीमा तक करीब 1,800 किलोमीटर तक फैली हुई है.

विशाल अल्पाइन-हिमालयी पर्वत श्रृंखला का एक हिस्सा, ज़ाग्रोस पर्वत श्रृंखला अत्यधिक मुड़ी हुई और टूटी हुई चट्टानों से बनी है. ये पिछले 6 करोड़ सालों में अफ्रीका, अरब और भारत के यूरेशिया के साथ टकराव के कारण बनी हैं.

खाड़ी के अरब तट पर उस प्रकार का झुकाव और विखंडन नहीं हुआ.

टक्कर की ताकत ने गहरी और सख्त चट्टान के ठोस हिस्से को दबाकर बदल दिया, जिसे “बेसमेंट रॉक” के रूप में जाना जाता है. इससे विशाल आकार की गुंबदनुमा संरचनाएं बन गईं, जो दसियों, यहां तक ​​कि सैकड़ों वर्ग किलोमीटर तक फैली हुई हैं.

फ़ारस की खाड़ी के नीचे ज़ाग्रोस पर्वत उठने से एक बड़ा गड्ढा बना, जो मिट्टी और पत्थरों से भर गया. इस गड्ढे के सबसे गहरे हिस्सों में बहुत ज़्यादा गर्मी और दबाव रहा, जिससे तेल और गैस बनने की प्रक्रिया हुई. इसलिए यह जगह तेल और गैस बनने और जमा होने के लिए बहुत अच्छी है.

कच्चा तेल और गैस छोटे समुद्री जीवों (ज़ूप्लंकटन और फाइटोप्लंकटन) से बनते हैं. ये जीव मिट्टी वाली चट्टानों और चूना पत्थर में दबे रहते हैं.

जब इन चट्टानों पर बहुत ज़्यादा गर्मी और दबाव पड़ता है, तो तेल और गैस बनने लगते हैं. अगर किसी चट्टान में कम से कम 2 फीसदी जैविक पदार्थ हो, तो उसे तेल और गैस बनाने के लिए अच्छा माना जाता है.

खाड़ी क्षेत्र में ऐसी चट्टानों की परतें बहुत ज़्यादा हैं, जिनमें से कुछ मोटी और जैविक पदार्थ से भरपूर हैं. उदाहरण के तौर पर, अरब खाड़ी में हनीफा और तुवैक़ संरचनाएं (जुरासिक काल, 200–145 मिलियन साल पहले) और ईरान की कज़दुमी संरचना (क्रेटेशियस काल, 145–66 मिलियन साल पहले) शामिल हैं.

इन चट्टानों में 1 फीसदी से 13 फीसदी तक जैविक पदार्थ पाया जाता है, और कुछ जगहों पर यह मात्रा इससे भी अधिक है.