鄂尔多斯盆地深层寒武系具有较好的天然气勘探潜力,但因勘探程度低,岩相古地理分布、烃源岩生烃潜力、储盖组合及成藏模式不清楚。为此,基于最新地震、钻井、地质露头及大量分析化验等资料,对寒武系岩相古地理格局、烃源岩生烃潜力、有利储层特征和成藏组合类型进行了系统分析,探讨了寒武系天然气的成藏模式与天然气勘探方向。寒武纪,鄂尔多斯盆地发育“三隆三洼”的古地貌格局。受其控制,盆地南部富平—洛川深水海湾内发育东坡组和徐庄组2套烃源岩,海湾内烃源岩厚度大;盆地东北部地区神木东台洼发育徐庄组烃源岩。受古隆起、台地边缘或台洼边缘控制,寒武系发育张夏组高能颗粒滩和三山子组岩溶风化壳2类有利储层。鄂尔多斯盆地寒武系存在自生自储、下生上储和上生下储3种成藏组合类型,发育深水海湾、台内洼地、台缘斜坡与古隆起周缘4种成藏模式;盆地南部富平—洛川深水海湾周缘高能颗粒滩与岩溶风化壳、盆地东北部神木东台洼边缘高能颗粒滩,以及庆阳古隆起东侧高能颗粒滩与岩溶风化壳和伊盟古陆东南侧岩溶风化壳有利区带是寒武系天然气的有利勘探方向。