鄂尔多斯盆地奥陶系是我国海相碳酸盐岩油气勘探的重点领域之一。近年来,在其西缘地区不断的发现了新的气田,如发现了以下古生界碳酸盐岩为主要产气层位的靖边气田,表明鄂尔多斯盆地下古生界奥陶系碳酸盐岩储层具有较好的天然气勘探潜力。因此分析鄂尔多斯西缘下奥陶统碳酸盐岩沉积相特征及储层发育情况,对盆地西缘的天然气勘探与研究工作具有指导意义。本论文在充分了解前人研究成果以及区域地质背景资料的基础上,通过盆地西缘奥陶系野外剖面踏勘,选取了平凉甘沟-三道沟奥陶系剖面、青龙山鸽堂沟奥陶系剖面和下马关石咀子奥陶系剖面进行实测,获取地层厚度、地层岩性、沉积特征及古生物等相关资料。在充分利用这些资料的基础上,明确地层划分标志,制定地层划分方案,对研究层段进行较为准确的地层划分,自下而上分为了冶里组、亮甲山组以及马家沟组(马一段-马六段),再对不同沉积单元进行纵向对比,建立了地层对比格架。在地层划分的基础上,通过对岩石学特征、沉积构造和古生物等沉积相标志的识别,对不同层段的沉积相进行识别划分,识别出3个沉积相,7个沉积微相,并建立了鄂尔多斯盆地西缘奥陶系陆表海碳酸盐岩台地沉积相模式。通过对不同沉积相带铸体薄片和扫描电镜的观察分析,确定不同相带储层岩石学特征以及孔隙类型,再结合不同沉积相带储集层物性特征分析,对不同相带储层进行综合评价,并分析出鄂尔多斯盆地西缘下奥陶统碳酸盐岩较有利储层相带为台地边缘生物礁相。