Việt Nam có các vùng biển và thềm lục địa rộng lớn và cũng là nơi có triển vọng dầu khí lớn. Hoạt động tìm kiếm, thăm dò dầu khí ở Việt Nam đã được bắt đầu triển khai ở miền võng Hà Nội và vùng trũng An Châu từ những năm 1960 với sự giúp đỡ của Liên Xô. Ở thềm lục địa phía Nam, công việc này được các công ty nước ngoài như Mobil, Pecten,... tiến hành từ những năm 1970.
Năm 1975, mỏ khí Tiền Hải “C” (Thái Bình) được phát hiện và đưa vào khai thác từ năm 1981. Dựa trên kết quả nghiên cứu địa chất-địa vật lý đã xác định được 7 bồn trầm tích có triển vọng chứa dầu khí ở thềm lục địa nước ta. Đó là bồn trũng sông Hồng, bồn trũng Phú Khánh, bồn Cửu Long, bồn Nam Côn Sơn, bồn Mã Lai - Thổ Chu, bồn Tư Chính - Vũng Mây và nhóm bồn Trường Sa - Hoàng Sa. Các mỏ dầu khí ở nước ta được phát hiện và khai thác từ lòng đất dưới đáy biển khu vực thềm lục địa phía Nam, nơi có độ sâu 50 - 200m nước và trong tầng cấu trúc địa chất sâu trên 1.000m đến trên 5.000m. Một số mỏ ở bồn trũng Cửu Long (được xem là bồn có chất lượng tốt nhất) như Bạch Hổ và mỏ Đại Hùng ở bồn trũng Nam Côn Sơn là những mỏ có chứa dầu cả ở đá móng. Mỏ Bạch Hổ cũng được xem là trường hợp ngoại lệ chứa dầu trong đá móng (chứa khoảng 80% dầu di chuyển từ nơi khác đến trong hệ thống khe nứt đá móng).
Đến nay công tác tìm kiếm thăm dò đã xác định được trữ lượng dầu khí của Việt Nam có thể thu hồi và cơ bản đánh giá tiềm năng dầu khí của Việt Nam đủ khả năng cân đối bền vững cho hoạt động khai thác dầu khí, đảm bảo an ninh năng lượng của đất nước trong thời gian tới.
Từ điểm mốc khai thác m3 khí đầu tiên vào tháng 6/1981 và khai thác tấn dầu thô đầu tiên vào tháng 6/1986, đến nay Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PVN) đang khai thác 25 mỏ dầu khí ở trong nước và 10 mỏ ở nước ngoài với tổng sản lượng khai thác đến nay đạt trên 455 triệu tấn quy dầu (trong đó, khai thác dầu là trên 346 triệu tấn và khai thác khí là trên 108 tỷ m3), doanh thu từ bán dầu đạt trên 140 tỷ USD, nộp NSNN từ xuất/bán dầu đạt trên 67 tỷ USD.
PVN đã và đang triển khai thực hiện 66 hợp đồng dầu khí, với số vốn thu hút đầu tư nước ngoài vào Việt Nam đạt gần 15 tỷ USD; Xây dựng được hệ thống cơ sở vật chất kỹ thuật công nghiệp khí hiện đại với 03 hệ thống đường ống dẫn khí: Bể Cửu Long-Dinh Cố , Nam Côn Sơn 1 – Nam Côn Sơn 2 (giai đoạn 1) và PM3 Cà Mau, gắn liền với các nhà máy chế biến khí, hạ tầng công nghiệp khí thấp áp… đang được vận hành an toàn và hiệu quả, hàng năm đang cung cấp trên 10 tỷ m³ khí cho phát triển công nghiệp và tiêu dùng của nhân dân trong cả nước.
Nhà máy Lọc dầu và Nhà máy PP Dung Quất biểu tượng tiêu biểu của ngành công nghiệp lọc hóa dầu Việt Nam được đưa vào hoạt động từ năm 2009 – đã ghi dấu mốc hoàn chỉnh cho quá trình xây dựng ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam; đến nay đã sản xuất gần 30 triệu tấn sản phẩm xăng dầu, đáp ứng 30% nhu cầu nhiên/nguyên liệu cho phát triển công nghiệp, giao thông và tiêu dùng của nhân dân…
Các dự án trọng điểm như Dự án phát triển khai thác khí lô B, 48/95, 52/97; Liên hợp Lọc Hóa dầu Nghi Sơn, Tổ hợp hoá dầu miền Nam, Đường ống dẫn khí Nam Con Sơn giai đoạn 2, Đường ống dẫn khí Lô B – Ômôn… đang được Petrovietnam tích cực triển khai để sớm đưa vào vận hành nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về nhiên/nguyên liệu cho phát triển kinh tế – xã hội đất nước và cung cấp cho ngành công nghiệp hóa dầu những sản phẩm mới, góp phần tích cực giảm nhập siêu cho nền kinh tế.
Song song với việc đầu tư phát triển ở trong nước, PVN đã tích cực tìm kiếm, mở rộng đầu tư ra nước ngoài; đến nay Tập đoàn đã ký kết 26 hợp đồng dầu khí, trong đó đang triển khai thực hiện 19 hợp đồng tại 14 nước trên thế giới.