В современных условиях кластеризация экономики, усиливающая взаимосвязи ее хозяйствующих субъектов и придающая новые импульсы развитию регионов, является одним из ключевых факторов повышения их конкурентоспособности. Проблема выявления и оценки региональных кластеров является одной из недостаточно изученных, что связано в первую очередь со сложностью региона как экономической системы, обладающей целым набором разноплановых характеристик. В настоящей работе предложена и апробирована принципиальная схема и алгоритм комплексной оценки потенциала кластеризации региональных экономических систем, включающая в себя расчет и анализ показателей производственно-ресурсного, кадрового, инвестиционного и финансового потенциалов. Сформирована возможная структура нефтехимического кластера и определены эффекты от его создания для каждого участника кластера и территории в целом.