Медаль "В ознаменование добычи трехмиллиардной тонны нефти Татарстана" изготовлена из серебра 925 пробы и имеет форму круга диаметром 32 мм, окаймленного с двух сторон ободком золотистого цвета.
На лицевой стороне медали расположено матовое шлифованное информационное поле, по длине окружности которого нанесен татарский национальный орнамент золотистого цвета. В центре информационного поля изображена географическая карта Татарстана золотистого цвета. На карте юго-восток республики, в отличие от общей полированной части, выделен рельефной поверхностью и, как и вся карта в целом, обрамлен тонким кантом золотистого цвета.
В центре выделенной рельефной части изображен мемориал в виде фонтана, символизирующего добычу трех миллиардов тонн нефти.
Под картой республики на всю ширину нижней части информационного поля медали выполнена надпись "ТАТАРСТАН" золотистого цвета.
В верхней части информационного поля медали расположена цифра "3" золотистого цвета. По внутреннему радиусу информационного поля медали в одну строку расположена надпись золотистого цвета в левой части - на татарском языке "МИЛЛИАРД ТОННА НЕФТЬ", в правой части - на русском языке "МИЛЛИАРДА ТОНН НЕФТИ".
На оборотной стороне медали в центре по углубленной шлифованной поверхности выполнено изображение лавровой ветви золотистого цвета, под ним - номер медали. По диаметру ветвь отделяет от информационного поля выступающий кант золотистого цвета.
В верхней части полированного круга расположены даты "1943 - 2007" золотистого цвета. Даты отделены от остальной информации двумя четырехконечными звездами золотистого цвета. Далее по диаметру круга расположены три даты, выполненные шрифтом чуть меньшего размера, золотистого цвета: "1943-1971 - I млрд.", "1971-1981 - II млрд." и "1981-2007 - III млрд.".
Медаль при помощи ушка и кольца соединяется с пятиугольной колодкой, обтянутой шелковой муаровой лентой. Ширина ленты - 24 мм. Лента трехцветная: слева - полоса зеленого цвета, справа - полоса красного цвета, каждая - шириной 10 мм, по краям колодки - полоса золотистого цвета шириной 2 мм.