稀有气体可以用于示踪油气藏来源。例如，徐永昌等(2003) 利用40Ar/36Ar平均值将四川盆地古老的威远震旦系气藏(40Ar/36Ar平均值 7009)和二叠系气藏(40Ar/36Ar平均值1017)很好地区别开来,并将威远构造威7 井二叠系气藏40Ar/36Ar平均值5222)气源确定为源于震旦系的气藏。根据40Ar/36Ar值将中原油田储层内同为第三系的煤型气(40Ar/36Ar平均值1125)和油型气(40Ar/36Ar平均值590)很好地加以区分。此外40Ar/36Ar值对古潜山油藏的油源对比等也有很好的效果。Jin et al.(2009，Episodes) 应用碳、氢、氦同位素对松辽盆地天然气进行研究，揭示了无机成因天然气的存在。

稀有气体示踪也开始应用在在石油和天然气勘探开发中。理论上，稀有气体在地下水中的分馏能够示踪石油和天然气的运移过程（Zaikowski and Spangler, 1990, Geology)。假如地下水未经历相分离或相平衡，那么地下水中大气来源的稀有气体将保持该组成。天然气在水中的溶解度是温度压力和盐度的函数。当天然气在地下水中达到饱和时，就会分离出气相，此时稀有气体将会存在于两相中。由于CH4和Ar的溶解度在地表相似，因此CH4/36Ar将记录天然气在地下水中达到饱和时的深度（Ballentine et al., 2001）。Zhou et al . (2005)利用稀有气体成功示踪了煤层气与地下水的互动关系。

此外，还可以应用稀有气体示踪CO2和N2源区。例如王盛鹏等（2011）对松辽盆地已发现的10个CO2气藏气体组分、碳及氦同位素等地球化学特征进行了分析,认为松辽盆地 CO2气藏主要为幔源成因。