为了应对中国经济崛起后突然高涨的铁矿石需求，淡水河谷急需加强铁矿石及其他一般货物的运输能力。于是，三井物产的项目本部交通工程第一部协助淡水河谷于2000年和2003年总共筹集到亿美元资金，推动巴西国内铁路网络的建设。

除了铁矿石领域，三井物产还积极推动与淡水河谷其他矿种的合作。比如，三井物产钢铁原料、有色金属本部事业开发部从淡水河谷下辖的CADAM公司获取了印刷原料高岭土的进口权。该事业部的轻金属部门则参与了淡水河谷的氧化铝开发项目。

在合作中，三井物产还对淡水河谷给予金融援助，在日常工作中，双方还有着非常密切的人员交流，例如三井物产派人出任淡水河谷的客户经理，双方还建立了情报互换机制。

2003年9月，三井物产出资亿美元收购了Valepar公司万股的普通股，Valepar公司是巴西淡水河谷的控股公司。此次收购的股份相当于淡水河谷总股份的和淡水河谷公司的普通股。由此，Valepar的股份构成是：Littel（四家巴西养老基金）持股、Bradespar（巴西发展银行的投资公司）持股、三井物产持股。

前两位股东是巴西当地金融机构，没有铁矿石行业经验，并非实际经营者，而三井物产则派遣业务主管进入了淡水河谷的行政委员会，成为事实上的公司经营决策者。

2008年6月13日，三井物产再次表示，Valepar准备行使优先认购权维持在淡水河谷的控股权，而三井物产会按比例向Valepar投入资金750亿日元左右，约合亿美元。

三井物产在澳大利亚投资经营铁矿山已经有很多年，与力拓公司关系密切。三井物产已经部分拥有力拓的一项核心资产，即位于澳大利亚罗布河铁矿联合公司（Robe River）的铁矿石业务。1965年，三井物产投资罗布河铁矿联合公司铁矿山。1967年，三井物产继续投资澳大利亚的纽曼（Newman）铁矿山。目前，位于西澳大利亚的西安吉拉斯(West Angelas)铁矿山和潘纳旺尼卡(Pannawonica)铁矿山由力拓公司、三井物产、新日铁、住友金属工业公司共同拥有和开采。

三井物产与澳大利亚必和必拓公司的关系也非同一般。三井物产在西澳大利亚经营三座铁矿合资企业、Yandi和，必和必拓、伊藤忠商事和三井物产在这些合资企业的股权分别为85%、8%和7%。三井物产还连续出台增资计划，以提高共同经营的西澳大利亚铁矿合资企业的年产能。

2006年11月，必和必拓向三井物产出售了其在南非洲纳米比亚油气田15%的利益，此宗交易标志着日本公司首次获得纳米比亚的勘测许可。

日本另外两家财团住友财团和三菱财团，也和力拓、必和必拓有密切的合作关系。力拓拥有澳大利亚新南威尔士州的北部放置场(Northparkes)铜金银矿80%的股权，其合资方住友商事拥有的股权，住友金属矿山公司拥有的股权。力拓加铝与住友商事合资拥有新西兰博伊恩岛(Boyne)铝冶炼厂，其中力拓加铝拥有该厂79%的股份，其余21%股份由日本住友商事持有。

三菱财团的综合商社三菱商事则与必和必拓共同在澳大利亚经营全球最大的炼焦煤供应商必和必拓三菱联合公司（BMA），双方各持有50%的股份。三菱商事与必和必拓在铝和铜项目上也展开密切合作，三菱商事持有莫桑比克Mozal铝冶炼厂10%的股份，必和必拓持有47%的股份。三菱商事持有智利Escondida铜矿少量股份，必和必拓持有的股份。三菱商事持有秘鲁Antamina铜锌矿10%的股份，必和必拓持有的股份。