石油是东北平原最重要的矿产资源。平原北部因盆地抬升缩小，产生了巨厚的沉积物，为石油生成提供了有利条件。位于东北平原上的三大油田分别是大庆油田、吉林油田和辽河油田。
一：大庆油田
大庆油田位于中国黑龙江大庆市，是目前中国中国最大的油田。大庆油田不仅为国家创造了巨大的物质财富，摘掉了我国“贫油”的帽子，而且形成了一整套非均质大型砂岩油田地质开发理论及工程技术系列，油田勘探开发等重大成果载入了中国科技发展史册，促进了大庆地区的经济发展。
二：吉林油田
吉林油田是中国石油四大上产油田之一。吉林油田地处吉林省松原市，油气勘探开发在吉林省境内的两大盆地展开，先后发现并探明了18个油田，其中扶余、新民两个油田是储量超亿吨的大型油田，油田生产已达到年产原油650万吨以上，原油加工能力70万吨特大型企业的生产规模。
三：辽河油田
辽河油田总部位于辽河下游、渤海湾畔，被沈阳、辽阳、鞍山、营口、大连环抱，交通便利、物产丰富、气候宜人、人文和地理环境十分优越。辽河油田是以石油、天然气勘探开发为主、油气深加工等多元开发为辅的大型联合企业，曾是中国第三大油田，在全国500家最大企业中位居前列。
东北平原除了有丰富的石油资源外，煤炭、黄金、石灰石、玛瑙等矿产资源储量可观，品位居高。目前已探明煤炭储量1.5亿吨，远景储量2.48亿吨；探明黄金储量15.4吨，远景储量58.7吨；石灰石储量在数十亿吨以上，为发展矿产采掘、加工提供了有利条件。
