油气勘探开发业务是中国海油核心主业，是公司发展的中坚力量。近年来，中国海油突出加大油气田勘探开发建设，油气产量实现快速增长。从2003年至2009年，公司油气产量从2601万吨提高到4766万吨，增长83%。近十年全国石油新增产量的53%来自中国海油，2009年公司油气产量占全国油气总产量的四分之一。到2010年底，公司国内油气产量将达到5000万吨，建成“海上大庆”。2020年中国海油的油气产量将步入国际石油公司的第一阵营，能为国家的能源需求做出更大的贡献。
在做好上游油气勘探开发的同时，中国海油逐步涉足中下游业务并最终完成了产业链的闭合。沿海“天然气大动脉”已具雏形，“两洲一湾（长江三角洲、珠江三角洲和环渤海湾）”炼化产业布局日趋完善，其中惠州1200吨炼油项目于2009年6月18日成功投产使炼化板块一步跨入国际同业的高端；支持新农村建设的特色化肥产业快速发展，具有差异化特色的中下游产业格局基本形成，公司已初步建成由油气勘探开发、专业技术服务、中下游（气电、炼化、化肥）、新能源以及金融等业务板块构成的主业突出、上中下游一体化、产业链完整的国际一流综合型能源公司。
