Атырауская область расположена в пределах Прикаспийской впадины, которая является одним из крупнейших нефтегазоносных бассейнов мира. Геологическое строение региона характеризуется наличием соляных куполов и подсолевых структур, где сконцентрированы основные запасы углеводородов.
Тенгизское месторождение представляет собой карбонатный массив, сформированный в девонско-каменноугольное время. Его особенностью является большая глубина залегания (от 3,8 до 5,5 км) и высокое содержание сероводорода в нефти и газе.
Кашаганское месторождение, расположенное на шельфе Каспийского моря, имеет схожее геологическое строение с Тенгизом, но еще более сложные условия разработки из-за мелководья, суровых климатических условий и высокого пластового давления.
Прорвинская группа месторождений и другие наземные месторождения приурочены к надсолевым отложениям и отличаются меньшей глубиной залегания и более простыми условиями добычи.