大庆油田的发现，使中国石油工业的领导者们受到很多启迪：中国的地质条件也能产生大油田。中国既然能发现大庆，也就能发现其他大油田。而且，像中国这样的大国，只有一个大庆油田是远远不够的，必须找到更多的大油田，探明更多的油气资源。基于这样的认识，石油工业部的领导者们在大庆油田初步拿到手以后，就十分注意选择和积极准备后备战场。当时，他们首选的目标就是渤海湾盆地。这是因为，在当时的各个石油探区中，渤海湾地区的勘探形势最好。
1960年石油部副部长康世恩和地质部副部长邝伏兆商定年底在天津召开两部联席会议，讨论华北石油勘探方向。会议于11月间在天津河北宾馆举行。康世恩因大庆会战太忙，无法参加，派勘探司副司长沈晨带领邱中建、蔡陛健及华北石油勘探处有关同志参加。地质部邝伏兆副部长带石油普査局孟继声局长等人参加，还有北京市、天津市及河北海省、河南省、山东省、山西省、内蒙古自治区“两市五省区”的地质局长、总地质师等人参加会议。会议期间，传来好消息，华7井在济阳坳陷沙河街构造下第三系发现一套数百米厚的深灰色生油层。这一新的成果引起了地质家的极大关注，沈晨、邱中建、蔡陛健等根据7口基准井的资料和物探资料分析，一致认为渤海湾地区是找油找气最有利的地区，并提出把马头营、塘沽、羊三木、营口、义和庄、东营等作为下一步勘探的突破口，得到会议一致赞同。会上还明确了两部分工，石油部集中力量钻探山东济阳凹陷的东营和义和庄，地质部集中力量钻探河北黄骅凹陷的羊三本，争取早日突破找到大油田。
根据会议精神，石油部勘探司提出在沉积厚度大、圈闭条件好的东营构造上部署华北地区第八口基准井一一华8井，由32120钻井队负责钻探，得到部领导的批准。当时的东营仅仅是山东省广饶县辛店公社的一个仅有百十户人家的小村庄，东营原名吴家营。唐初李世民率军东征平叛，曾在这一带分设东、西、南、北四个屯兵大营，东营是其中之一。此后，人们就延续了这个称号。从华7井到华8井有200多公里路，没有一条公路直通，只有绕道济南过黄河，走张店，再到东营。小小的东营村一下子来了这么多人，他们只能住在老百姓的牛羊圈里，条件十分艰苦。吃的来是草籽将掺地瓜面蒸的窝窝头，喝的是农村水塘中积攒下的浑浊咸涩的雨水。在这种艰难困苦的条件下，全队职工人拉肩扛经过三个多月的奋战，竖起了井架，于1961年2月26日顺利开钻。
1961年4月16日，华8井用原钻机试油，用9毫米油嘴生产，日产油8．1吨。华8井喷油，实现了渤海湾地区找油零的突破，是贯彻执行党中央关于石油勘探重点东移战略决策的又一个重要成果。
1962年4月6日，康世恩在石油部局、厂领导干部会议上指出：“东北、渤海湾地区的石油勘探，现在看来现实意义最大。这些地区的交通条件好，资源情况好，因此，今年要作为重点来干，力争发现新的油田。”会议决定集中优势兵力，对东营四陷进行详探，第一批预探井很快开钻。9月16日，东营凹陷北部的营2井在沙三段，钻遇了20多米的高压油层，发生强烈井喷。经过压井措施后，井喷制伏。9月23日，用原钻机试油，通过15毫米油嘴放喷，获日产555吨的高产油流。这是当时全国产量最高的油井。为了纪念这个喜庆的日子，在当时特殊的政治、经济形势下，对外便把东营探区称为“九ニ三”厂。华北石油勘探会战有南北两个主战场。北边的主战场，主攻黄骅坳陷；南边的主战场，主攻济阳蚴陷。因为华8井和营2井等十几口出油井都在这一地区，所以勘探部署和规模都比较大。
东营成了一块石油会战的热土。这个地区面积约7700平方公里，位于鲁北平原黄河入海口的三角洲上，被誉为“共和国最年轻的土地”。由于黄河入海口经常泛滥改道，水灾频频，因而，自然环境十分恶劣，人烟稀少，盐碱地白茫茫一片，风沙翻滚，尘土飞扬。
从四面八方赶来参加会战的队伍总人数很快达到了两万传余人，其中打探井的钻井队达到16个，地震队达到17个，在东营周围摆开了战场。尽管条件十分艰苦，但会战将士士气高昂，歌声、笑声不断，大家满怀希望，以为很快就能拿到一个像大庆那样的整装大油田。第一批井打下来后，情况离人们预期的目标相差甚远。由于地质情况复杂，断块小而破碎，岩性变化大，加上运用甩开井距钻探的方法，有些探井落空了，一部分井虽然见到了油，但都不连片，拿不下含油面积和储量。
当时，人们比较习惯于用大庆会战的勘探模式、勘探方法来认识和对付渤海湾盆地，结果，在实践中碰了钉子。时间，会战队伍出现了悲观情绪，歌声没有了，人们脸上的笑容不见了，大家心里七上八下的，不知该怎么办才好。余秋里和康世恩多次召开技术座谈会，组织技术人员用辩证法指导勘探，善于透过现象抓本质，从“复杂”中找出“简单”，化“不利”为“有利”。经过对大量资料的分析，地质技术人员认识到，东营中央地带断层多，构造复杂；而它的北部坨庄一胜利村一带，构造相对简单，沙2段油水关系单一，而且油层有加厚的可能。据此，会战指挥部果断决定，第一场战役首先解剖胜坨构造。
1965年1月25日，坨11井试油，一次射开全部油层，通过30毫米油嘴放喷，一股褐色的高压油流喷涌而出，井场职工欢呼跳跃，24小时内畅喷原油1134吨。这是全国产量最高的一口千吨井，是继大庆油田之后发现的又一个大油田。新华社为此发了消息，举国上下为之欢腾。石油部党组发来贺电，山东省委、省政府派人专程祝贺，石油部余秋里、康世恩等领导专门指示杀几只羊，送到井场犒劳有功人员。1965年，在华北大地发现胜利油田、大港油田以后，海上石油勘探的重点转向了北方，勘探工作伸展到渤海海域。
1965年2月，大港油田组成海洋石油勘探室。1966年8月，在天津塘沽成立了海洋石油勘探指挥部，由大港油田副指挥钟一鸣兼任指挥。当时的条件十分艰苦，职工们为了进行海上勘探，租了一艘小汽船进行海况调查，把吊车固定在驳船上当起重船，用小拖轮把上百吨重的钻机、设备运到海上，先在塘洁东面50公里的一个孤岛一一曹妃甸钻井锻炼队伍。在此期间，他们遇到了渤海60多年未见的大海啸，汹涌的海涛几分钟就春没了整个海岛。53名职工挤进一座航标灯塔下的小房里。救援人员经过3天博斗，才把遇险人员搭救脱险。他们为了在海上钻井，又自己动手设计、建造柱基固定式钢平台，连续奋战了100多个日日夜夜，完成了从平台预制到海上安装全部工程。1966年12月2日，在渤海湾建起了第一座钻井平台。12月31日23时45分，渤海第一口石油探井开钻。1967年6月14日，这口探井喜喷原油，日产油约30吨。国务院为此发了贺电，广大职工备受鼓舞，乘胜前进，加速建造了第二号钻井平台，进一步发展渤海石油勘探。
1969年年初，正当第二号钻井平台准备开钻之际，渤海湾又发生了几十年未遇的特大冰灾，整个渤海西部被坚冰覆盖，冰厚达50至70厘米，两个钻井平台和近百名职工生命安全受到严重威胁。在这危急时刻，周恩来总理命令陆、海、空三军派出人员救援，石油工业部、交通部和天津市也派出船只破冰抢险，奋战了28天，保住了一号平台，但二号平台被冰块推倒。渤海石油职工自强不息，继续奋战，他们又造了新二号钻井平台和三号钻井平台。这样，从1966年到1972年的7年中，在渤海建造了4座钻井平台，打了14口探井，发现了3个含油构造。更重要的是，锻炼了队伍，涌现了海上钻井队长康于义、李纪扎等模范人物，为以后的勘探积累了经验。
从1973年开始，中国在大连造船厂建造了自己设计的渤海一号自升式钻井船，从日本引进了渤海二号自升式钻井船（原富士号），以后又在大连造船厂建造了渤海三、五、七号自升式钻井船和渤海九号生活供应船，从国外引进了海四、六、八、十号自升式钻井船。同时，还在国内建造和从国外引进了一批三用（拖航、起抛锚、供应）工作船和地球物理勘探船等。从此，渤海的石油勘探进一步展开，钻井速度加快了。在这段时间里，渤海共打探井和生产并100口，发现了9个含油构造和海四、埕北、428西三个海上油田，建起了简易采油平台，有19口井投入试采。为了适应渤海石油勘探开发的发展，1978年8月，石油工业部在天津塘沽设立了海洋石油勘探局，马骥祥任局长。