新中国的成立，为石油工业的发展提供了历史机遇，石油科学技术也随之发展进步。有以下四个发展阶段：
(1)20世纪50年代学习阶段
这一阶段主要是学习借鉴外国经验，着手培养石油专业人才队伍，建立科研机构，开展油气资源调查，探索发展道路。当时引入苏联物探装备，学习他们的技术和经验。1951年成立了第一个地震队，应用“51型”光点式地震仪，使原来主要靠地面地质调查的油气勘探方法发展到能用物探技术，向覆盖区查明地下构造。从苏联引进的半自动电测仪，用自然电位测井和电阻率测井划分岩性电性；试油、钻井技术也基本向苏联学习。1954年，玉门油田在苏联专家的帮助下，为老君庙油田“L”油藏编制了“边外注水，顶部注气”的开发方案，是中国第一个油田开发方案。1955年，克拉玛依油田的发现是这个时期主要的成果，也是中华人民共和国成立后发现的第一个大型油田。由于当时中国还没有足够的油田开发技术力量，克拉玛依油田总体开发方案由石油工业部石油勘探开发科学研究院和苏联全苏石油科学研究所共同编制。
(2)20世纪60—70年代自主创新、快速发展阶段。
以大庆油田的发现和开发为标志，中国石油工业进入了一个新的历史时期，石油科学技术也跃进了自主创新、快速发展的新阶段。
大庆油田的发现，推进了陆相油气地质理念的建立，使人们彻底摆脱了“陆相贫油”的束缚，积极探索陆相地层生油、成藏的规律。大庆油田的地质家分析了松辽盆地油气生成、运移、聚集和保存的全过程，提出一个生油凹陷是一个系统的概念。在此系统内，生、储、盖、圈等静态条件和排、运、聚、保等动态过程是一个统一的、相互联系的整体。这种认识，大大早于西方在20世纪80—90年代提出和游行的“成油系统”理论。
与此同时，深化和推动了湖盆沉积学的研究。大庆油田不断加深对油藏储层的认识，从早期小层对比、“油砂体”研究，发展到“细分沉积相”研究，形成了一套“沉积作用—非均质性—油水运动规律”三位一体的沉积微相研究方法，丰富了储层沉积学和油田开发地质学的理论，而且在指导实践中为以往各个阶段的接替稳产，提供了理论依据和基础。
(3)20世纪80—90年代自主攻关与引进结合阶段。
1978年全国科学大会，标志科学春天的到来。1979年，石油工业部召开了第一次全国石油科技工作会议，拨乱反正，恢复建立科研院所和健全科技工作体系。之前，1978年在部机关成立了科学技术司，组成石油工业部科学技术委员会。1979年，又成立中国石油学会。这些是石油科技急起直追、加速发展的重要组织保证。
在国家科委组织全国各行各业重点科技攻关计划的大背景下，从石油工业实际出发，紧密结合生产需要，组织了多个五年攻关战役。继“六五”期间的“天然气地质”、“数字地震”、“高含水期油田开发高速”、“稠油开采”等重点攻关之后，“七五”期间，组织了“低渗透油田改造”，“滩海、沙漠、黄土塬地震技术”，“定向井、丛式井钻井”，“保护油层的完井技术”，“化学驱油技术”等系列配套的技术攻关。“八五”期间组织“塔里木盆地油气勘探”、“天然气大中型气田形成条件”、“沙漠公路”、“聚合物驱油”等技术攻关。“九五”期间，组织了“塔里木盆地石油天然气勘探研究”、“大中型气田勘探开发研究”、“大庆油田年产5300万吨至2000年稳产技术研究”、“复合驱三次采油成套技术及矿场试验研究”等攻关项目，还有“叠合盆地油气形成富集理论与分布预测”、“大幅度提高石油采收率的基础研究”，列入国家“973”项目计划。
(4)世纪之交，国内国外两个空间互动发展的阶段。
20世纪90年代以后，实施“走出去”石油国际化经营战略，使石油科技进入一个国内发展与国外锤炼相结合的阶段。一方面国内继续为勘探开发更加艰难的目标服务；另一方面要面临国际市场许多新的挑战。中国石油开拓海外市场，逐步形成非洲、中亚、南美、中东和亚太五大油气合作区，在全球29个国家地区执行着近81个油气投资合作项目。业务范围从单一的合作开采，向跨国并购、风险勘探和上下游一体发殿。依靠国内长期积蓄的科学技术实力，充分展示中国石油勘探开发水平。在苏丹1/2/4区块项目国际招标中，中国石油与10多家跨国公司的竞争中脱颖而出，用3年时间高质量、高水平、高速度建成1/2/4区块项目，在国际舞台树立了良好的商誉。在秘鲁，仅用3年时间，将开发已逾百年的塔拉拉油田，从接手时的年产油仅8万吨提高到32万吨，被秘鲁媒体评为“20世纪秘鲁石油界的最大新闻”。在哈萨克斯坦，应用肯基亚克盐下碳酸盐岩油藏开发技术，成功开发苏联未能开发的油田、技术出日产超千吨的高产井，短短三年时间，建成了200万吨原油生产能力。让那若尔油田应用气举采油新技术，攻克了高含硫防腐、气举阀投捞等难题，原油产量由190万吨/年提升到400万吨/年。同时中哈原油管道建成，对当地经济社会发展作出贡献。油气混输工艺技术的成功实施，攻克了世界级长距离油气混输工艺技术难题。对外工程技术服务，在地面工程建设、钻井工程、测井、录井、测试等方面，依靠核心竞争力的不断增强，抢占市场制高点，努力提高经营管理和国际化运作水平，经济效益大幅度提高。在走向国际大市场的过程中，石油科学技术真正接受了检验，开阔了视野，增强了新的活力。
