南海諸島磷礦厚度10～100釐米，總儲量約200萬噸。除去東沙群島儲量60萬噸外，西南中沙群島儲量約140萬噸，其中西沙群島儲量高達100萬噸，南沙群島儲量30多萬噸，其他各島嶼約在10萬噸左右。
西南中沙群島海底蘊藏著大量包括鐵、錳、銅、鎳、鈷、鉛、鋅等數十種金屬元素和沸石、珊瑚貝殼灰巖等非金屬礦產，及熱液礦床。1986年和1988年南海調查資料顯示，在水深1500～1900米的憲北海山、珍貝海山和雙峰海山地區發現鈷結核資源。鈷結殼厚度一般為1～3釐米，最厚達4～5釐米。
南海是世界上主要的沉積盆地之一，發現有37個沉積盆地具有聚油氣的地質條件，總面積約5000萬公頃，約為西歐北海產油區面積的6倍，是中國最大的海洋油氣儲存區，已探明石油儲量為6.4億噸，天然氣儲量9800億立方米。
南海石油地質儲量約在230億~300億噸之間，南海海底至少可以找到250個油氣田，其中有12個可能成為大型油氣田，總探明可採石油儲量為200億噸，天然氣儲量約為4萬億立方米，是世界四大海底儲油區之一。油氣資源主要分布在南海北部陸架油氣聚集區和南部巽他陸架油氣聚集區，以及中沙群島海區一帶。南海海底蘊藏有大量的可燃冰，資源量約達194億噸油當量。