突破山前初闯地台
(1952年至1963年)
1952年成立中苏石油公司，在南疆展开普查，1955年移交中国后开始非地震勘探。早期主要集中在库车坳陷和西南坳陷等山前地区。1957年至1958年钻探依奇克里克构造，发现和建设了南疆第一个油田——依奇克里克油田，是塔里木油气勘探史上第一个里程碑。
回师塔西南发现柯克亚
(1964年至1982年)
这一期间主要经历了“三下三上”的勘探历程，其中最为重要的是1977年在昆仑山前叶城凹陷发现了柯克亚高产凝析油气田，成为塔里木盆地油气勘探史上的第二个里程碑。
着眼全盆地突破塔北
(1983年至1988年)
随着勘探装备升级和认识不断深化，1983年首次在大沙漠地区展开地震工作，为在全盆地展开奠定了基础。同时，对塔北隆起的认识不断深化，勘探逐步加快，1984年雅克拉凝析气田的发现成为塔里木盆地油气勘探的第三个里程碑。1987年到1989年2月，轮南1、轮南2、英买1井先后获得高产工业油气流，至此，塔北隆起的东、中、西段全面获得突破，揭开了塔里木盆地大规模油气勘探的序幕。
1987年至1988年，塔北隆起的轮南1井和轮南2井中生界三叠系获高产油流，成为塔里木勘探史上第四个里程碑。
全盆地展开阶段
(1989年至今)
1989年4月，原中国石油天然气总公司组建塔里木石油勘探开发指挥部，坚持“两新两高”工作方针，实行专业化服务、社会化依托、市场化运行、合同化管理，在塔里木盆地开展新型石油会战，拉开西部大开发的序幕。
1989年10月塔中1井、 1992年4月塔中4井先后钻探成功，沙漠腹地实现油气突破。
20世纪90年代后期，在塔里木前缘隆起带发现牙哈—英买力气田群、和田河气田等一系列油气田。由此，将勘探目标转移到库车前陆冲断带，先后发现了克拉2、迪那2、克深等大气田。1998年，发现克拉2气田，推动西气东输工程正式启动。
