Türkiye ile Türkmenistan arasında petrol alanında da iş birliği yapılmaktadır. Bu kapsamda, 2024 yılında Cumhurbaşkanı Recep Tayyip Erdoğan ve Türkmenistan Halk Maslahatı Başkanı Gurbanguly Berdimuhammedov'un huzurunda, doğal gaz ve petrolde iş birliğini arttıracak anlaşmalar imzalanmıştır. Ayrıca, Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı'nın (TPAO), Türkmenistan'daki hidrokarbon sahalarının geliştirilmesi ve bu kaynakların batıya taşınması projelerinde yer alması için çalışmalar devam etmektedir.