Залежи нефти и газа связаны с брахиантиклиналыюй складкой северо-западного простирания. На северо-востоке структура через узкий синклинальный прогиб сочленяется с Нижнеомринской складкой, кулисообразно заходящей с юго-востока. Длина структуры около 10 км, углы падения на крыльях от 0⁰,40' до 1⁰. Складка сильно нарушена сбросами, с амплитудами смещения от 10 до 35 м. Сбросы подразделяются на две системы: северо-западного и северо-восточного простирания.

В геологическом строении Верхнеомринского месторождения принимают участие отложения среднего и верхнего девона, а также отложения нижнего и среднего карбона. Общая мощность отложений 1700 м. Промышленная нефтегазоносность связана с поддоманиковыми отложениями девона, где выявлено 4 продуктивных пласта: III, 1в, 16 и la. III пласт, залегающий в основании живетского яруса, сложен хорошо отсортированными кварцевыми песчаниками, переслаивающимися с глинистыми сланцами и алевролитами. Эффективная мощность пласта — 11 м, глубина залегания—1100 м. Газовая залежь имеет весьма ограниченные размеры и промышленного значения не имеет. 1в, 16 и 1а пласты относятся к песчано-глинистому горизонту франского яруса (пашийские отложения). Глубина залегания пластов 950-870 м. Общая мощность пластов 40-45 м. С пластами 1в, 16 и 1а связаны значительные по площади газовые залежи, окаймленные на крыльях нефтяными оторочками. Начальные свободные дебиты газовых скважин от 50 до 1500 тыс. м³/сутки.

Верхнеомринское месторождение находится в разработке. Нефть имеет удельный вес 0,837-0,872, содержание парафина составляет 4,15-4,4%.