中海油在我国海上拥有4个主要产油气地区：渤海湾、南海西部、南海东部、东海。
渤海油气田:面积58327平方公里，是我国第二大产油区，能源储量居全国之冠。现已发现油气田和含油气构造72个，是一个含油气资源十分丰富的第三系沉积盆地，也是我国主要的石油生产基地。渤海石油资源量76.7亿吨，天然气资源量1万亿立方米。目前，获得原油探明储量8.6亿吨，探明天然气储量272亿立方米。主要代表性油田有绥中36-1、秦皇岛32-6和蓬莱19-3。
渤海海上油气区由陆上辽河拗陷、黄华拗陷、济阳拗陷的向海延伸部分与渤中拗陷所组成，其有效勘探面积为5.1万平方公里。渤海沉积盆地的基底是前震旦系变质岩，其上沉积了上元古界、古生界、中生界和新生界地层，其累积厚度近 2万米 ，其中新生界约l万米。1958年开始勘探，目前已发现海四、埕北、428西、428东、427、渤中28—1、渤中34—2、渤中34—4、绥中36—1油田和锦州20—2凝析油气田等10个油气田及近20个含油气构造。石油地质储量约3亿吨，天然气地质储量约200多亿立方米。1988年产油量为41万吨，采气量为1387万立方米。由此可见，渤海海上石油已初具规模，形成了我国第一个海上油田。
渤海是一个油气资源十分丰富的沉积盆地，海上油田与陆上的胜利、大港和辽河三大油田一起构成我国第二大产油区。渤海海上石油是我国海洋石油开发的先驱，在全国六大海洋油气沉积盆地中，物探工作开展最早、钻井数目最多、已建成的固定生产平台占全国同类平台总数的90％以上。其中，埕北油田是我国第一个按国际标准建造的海上石油生产基地，产量一直居全国海洋石油产量之首。
南海东部油田:长期稳产高产，截至2019年累计生产油气3亿吨油当量。油田发展36年来，在南海东部13.1万平方公里的“蓝色国土”上，创造了连续24年油气年产量超千万立方米的纪录，源源不断的能源在保障国家能源安全的同时，为粤港澳大湾区发展注入不竭动能。
南海西部油气田:南海西部海域油气资源丰富，1980年代起相继发现一批油气田，并建成千万吨油气产能。进入“十一五”，中海油有限公司湛江分公司强化地质研究与技术攻关，有力推动了油气勘探。“十二五”期间，该海域勘探发现油气田11个，探明油气储量超过“十五”和“十一五”的总和。尤其是天然气勘探，发现了陵水17-2等多个大气田，探明天然气储量是此前近30年之和。“十三五”初，因勘探领域地质条件越来越复杂，勘探难度增大，难获更大发现。
东海油气田:中国勘测东海石油，要从70年代开始。随后，在浙江以东海域的东海大陆架盆地中部发了被命名为"西湖凹陷"的大型储油地带。
自1980年在东海首次钻探龙井一号井成功以来，中国已在"西湖凹陷"钻井30口，其中20口获高产工业油气流。
经过这20多年的勘探，中国目前已在"西湖凹陷"，开发出了平湖、春晓、天外天、断桥、残雪、宝云亭、武云亭、和孔雀亭等8个油气田。此外，还有玉泉、龙井、孤山等若干大型含油气构造。
