进入21世纪，中国石油工业发展主要体现在三大石油公司企业重组改制，天然气生产对国民经济生活作用显著增强，石油需求量持续增长，开辟多元化国际市场。
石油石化企业重组改制，引人市场调节与竞争机制。20世纪80年代之前，国家设立石油专门管理部门，对石油工业实行集中统一管理，这种体制在当时对石油工业快速发展起到了重要作用。20世纪80年代和90年代，为了适应市场经济的需要，国家对石油工业体制进行了调整，先后成立中国海洋石油总公司，中国石油化工总公司，中国石油天然气总公司。1998年4月国家经贸委提出建立两个特大型石油石化集团的方案，组建中国石油天然气集团公司和中国石油化工集团公司。2000年，中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司、中国海洋石油总公司又进行了内部重组，将核心业务(包括石油勘探开发、炼油化工、储运销售、科研机构)组成股份有限公司。
石油产量持续增长，年产量居世界第四位。2000年全国产油1.62亿吨，2005年年产油1.81亿吨，2009年产油1.88亿吨，产量稳定增长，居世界第四位。
大庆油田1976年原油年产量达到5030万吨，直到2002年，在长达27年间，产量在5000万吨以上，年均产油5378万吨，占同期全国石油总产量的40%。2003年产量下降到4840万吨，2005年为4495万吨，每年减少产量7%，为了保持年产量在4000万吨以上，大庆提出了“持续有效发展，创建百年油田”的发展目标。
长庆油田2009年生产油气总量达到3000万吨，其中产油1572万吨，产气190亿立方米，成为这一时期产量增幅最大，发展速度最快，成长性最好的油田。成长为中国第二大油田。
胜利油田进入新世纪以来，一直保持储采比基本平衡，年产量稳定在2500万吨以上，2000年产油2675万吨，2005年产油2694万吨，2009年产油2744万吨，居全国第三位。
天然气产量快速增长，“西气东输”工程建成。2000年全国产天然气277亿立方米，2002年产气315亿立方米，2005年产气485亿立方米，2005年比2000年增加75%，是少见的高速度发展。天然气作为清洁能源在改善人们的生活环境中正在逐步发挥作用，“西气东输”即其中之一。西气东输管道西起新疆塔里木盆地的轮南，东至上海市，全长3980公里，管道直径1016毫米，工程总投资435亿元，年输气量120亿立方米，以塔里木盆地克拉2气田作为主供应气田，加上塔里木盆地其他气田己探明的天然气储量，可连续供气30年。西气东输管道还包括了青海的涩北气田和长庆的靖边气田，作为接替区供气。西气东输管道2004年10月1日全线贯通投产。
进入新世纪以来，是四川天然气开发的高速度发展时期。2000年产气79亿立方米，2001年产气83亿立方米，2003年产气91亿立方米，2005年产气118亿立方米，年产量突破100亿立方米大关。2004年11月16日川、渝天然气东输工程建成投产，正式向湖北省供气，实现了天然气出川的夙愿。目标是年输送天然气30亿立方米。
建成三大海洋石油生产基地。进入新世纪以来，海洋石油产量所占比重逐年增加，2000年产油1810万吨，天然气42亿立方米。2005年产油2763万吨，占全国总产量的6.5%，产气50亿立方米，占全国总产量的10.3%。建成了渤海、南海西部、南海东部三个石油生产基地。
中国石油企业走向世界，广辟石油资源。2000年中共中央十五届五中全会关于“十五”规划的报告中指出：“实施走出去战略，努力在利用国内、国外两种资源，两个市场方面有新的突破”。
中国石油天然气集团公司在海外业务发展到苏丹、哈萨克斯坦、委内瑞拉等18个国家，拥有生产原油能力3000万吨，生产天然气能力35亿立方米，权益份额是石油1624万吨，天然气25亿立方米。2006年7月26日来自哈萨克斯坦的原油通过3000公里长的输油管道，从里海东岸到达新疆独山子石化公司，哈萨克斯坦对华开始正式供油，年输油能力1000万吨。中国海洋石油总公司海外业务有印度尼西亚、马来西亚、美国墨西哥湾的参股石油勘探。中国石油化工集团公司海外业务有伊朗、也门等国的勘探权益。(石油知识)
