Den spanske handelsministern Jaime Garcia Legaz sade att EU skulle ingripa mot Argentinas beslag av den kontrollerande andelen i YPF från det spanska företaget Repsol.
Utrikesminister Jose Manuel Garcia-Margallo sa att USA: s utrikesminister Hillary Clinton också erbjöd stöd.
Men argentinska tjänstemän sade att de inte var oroliga för eventuella repressalier över nationaliseringen.
Den argentinska presidenten Cristina Fernandez de Kirchner tillkännagav åtgärden på måndagen och sade att hon hävdade suveränitet över Argentinas energiresurser.
Hennes regering tar 51% av YPF och utplånar Repsols 57,4% majoritetsandel.
Flytten har ett brett stöd i Argentina men har framkallat upprördhet i Spanien, som har hotat repressalier.
Den spanska regeringen kommer att överväga vilka åtgärder som ska vidtas vid ett kabinettsmöte på fredag, och har också samlat internationellt stöd.
"Det kommer att bli mycket tydliga ingripanden från Europeiska unionens sida", sade handelsminister Jaime Garcia Legaz, utan att avslöja ytterligare detaljer.
Det är inte klart vad repressalier kan innebära.
EU:s utrikesministrar förväntas diskutera frågan vid ett möte i Luxemburg på måndag.
Spaniens utrikesminister José Manuel Garcia-Margallo sade att Spanien också skulle ta upp frågan med IMF, Världsbanken och G-20.
"Vi kommer att försöka pressa Argentina så att det ser att denna väg går ingenstans", sade han efter att ha träffat Hillary Clinton.
Han tillade att Spanien och USA hade gått med på att samarbeta för att "återupprätta internationell legalitet".
Men den argentinska regeringen säger att den inte kommer att backa i sitt beslut att nationalisera YPF, vilket den säger är en laglig åtgärd som vidtas i det nationella intresset.
"Regeringen tar sina beslut tänker på det argentinska folket och inte vad USA eller den spanska regeringen tycker," Inrikesminister Florencio Randazzo sade.
"Vi är inte oroliga för någon form av repressalier", tillade han.
Repsol har sagt att man vill ha omkring 10 miljarder dollar för sin andel i YPF, men Argentina har sagt att man inte accepterar denna värdering.
Den säger att YPF inte investerade tillräckligt för att öka produktionen från sina oljefält, vilket tvingar Argentina att förlita sig på import.
YPF, Argentinas största oljebolag, privatiserades 1993.
Förra året tillkännagav den stora nya fynd av skifferolja och gas.
Spanien säger att man samlar internationellt stöd mot Argentinas nationalisering av oljeföretaget YPF.