1955年石油工业部成立后，国务院对全国范围内开展石油普査勘探工作进行了重新分工和统一部署，地质部负责搞普查和部分详查，准备构造；石油部做部分详查、细测及钻探工作；中国科学院承担综合科学理论研究工作。在以后的实际工作中，由于石油地质普査工作量很大，寻找石油储量的任务很迫切，因此石油部仍然进行了大量的石油普查工作。
1958年松辽盆地开展大规模的石油勘探工作时，石油部调任李荆和为松辽石油助探局局长、宋世宽为副局长。同时组成各类勘探队32个，开展了地质、物探和基准井的钻探。地质部派韩景行、朱大绶为技术负责人，组建了地质19队和物探18队，并配合浅钻对盆地进行普查。两支勘探队伍紧密合作，并肩战斗在松辽平原。
新成立的松辽石油勘探局有50多名技术人员，平均年人龄不到25岁，主任地质师为张文昭，全局工程师、地质师只有杨继良、邱中建、张铁铮、安启元、常承永、胡朝元等6人。从西北第一次转移到东北广大平原覆盖区搞勘探，缺乏经验，遇到重重困难。通过一年大规模的勘探，取得了丰硕的成果。这一年，地质部发现了大同镇等17个圈闭，1958年4月17日首次在吉林前郭旗南17井发现油砂，接着又在杨大城子南14井等30口浅井见到了油砂、油气显示。石油部钻成了2口基准井（松基1井、松基2井），建立了盆地地层层序，搞清了具有多套生油储盖组合，通过区域地质研究，进而明确了勘探方向，使勘探逐步向中央坳陷转移。
1958年12月20日至28日，苏联地质专家布罗德教授在石油部勘探司副司长沈晨的陪同下来到松辽平原考察，向中国地质工作者传播了俄罗斯地台覆盖区开展区域综合勘探的做法和经验。在听取了中国地质工作者的汇报后，布罗德还乘飞机从空中观察松辽盆地的地形地貌。他认为松辽盆地登娄库构造和盆地南部的构造群，在地貌上都反映了山前带典型的冲积扇平原，松辽盆地是一个大型的自流盆地，很有希望找到大油田，他建议要以松辽盆地为整体，编制一个区域综合勘探总体设计。
1959年2月11日（正月初四），在地质部副部长何长工家里召开了石油部和地质部两部协作会议。参加会议的有地质部副部长邝伏兆、总工程师顾功叙、地矿局局长孟继声，石油部部长余秋里、副部长康世恩、勘探司副司长沈晨和张文昭。余秋里指着地图，挥动他的独臂阐述作战方案。经过充分讨论，大家一致同意对松辽盆地勘探成果的基本估价和1959年勘探部署，并明确了两部分工。1959年3月，石油部在四川召开南充会议，又发动群众讨论了松辽盆地勘探部署和措施，提出要加强地质综合研究力量，确定由石油工业部石油科学研究院余伯良率领部分科研人员、北京石油学院部分师生与原松辽石油勘探局研究人员，联合组成松辽盆地地质综合研究大队，余伯良任大队长兼松辽局总地质师，胡朝元、钟其权任副大队长。松辽盆地勘探由二部一院（石油部、地质部、中国科学院）通力合作，充分体现了全国“一盘棋”的团结协作精神。
松辽盆地石油勘探，是第一次贯彻以盆地为整体的勘探部署，在广泛的覆盖区开展区域综合勘探的一次成功尝试。通过两年多普査、勘探，明确了中央坳陷是油气聚集的最有利地区，进而优选了钻探目标。从盆地打第一口基准井开始，到发现大油田只有一年零两个月，这是中国油气勘探史上最成功的一个范例。
松基3井的钻井任务由松辽石油勘探局32118钻井队承担。队长是包世忠，副队长乔汝平，地质技术员朱自成。这是黑龙江和大庆油田最早的石油钻井队。该队1959年3月由安达人民镇松基1井长途搬迁120公里外到松基3井，4月11日开钻。该井设计井深3200米，根据苏联的经验，基准井从井口开始全井取芯，完钻后自下而上分层试油，取得全套地质资料。但为了加快松基3井的钻探速度，当钻至1461米时，已经多次发现油气显示，取出的岩芯也见到了油气显示，油砂呈棕黄色，含油饱满，气味浓烈。并两次从泥浆中返出原油和气泡，有次竟延续了一个多小时。现场技术人员密切观察，将这些气泡收集起来，可以点燃，火焰呈蓝色，证明是石油气，说明井下有较好的油层。同时因为井斜过大，继续钻进有困难。为了尽早出油，在余秋里的支持下，康世恩决定，立即停钻投入试油。
决定松基3井停钻试油，紧接着遇到的便是固井问题。松基3井井身有斜度，固井难度大，再加上松辽石油勘探局成立不久，没有固井的人オ和经验。考虑到这些，康世恩立即给玉门石油管理局局长焦力人发电报，要求局钻井总工程师彭佐猷带领有固井经验的全套人马，日夜兼程，赶到松基3井帮助完成固井任务。
在草原深处的简陋井场，大家千方百计利用废旧材料，自制出一个能下到1400米深度，不会发生卡、断、脱、掉问题的长提捞筒。8月29日，现场工人们冒雨完成了松基3井的固井制作。经过电测检查，固井质量合格。为了保证井下射孔的准确性，技术人员和工人们在地面立起2米高的套管，反复试验，一丝不荷，直到每次都准确为止。9月7日，开始下提捞筒抽汲，8日在捞出的水中发现有油气味和油花。
9月26日上午，液面恢复到井口并开始外溢原油。康世恩立即指示，抢下油管，准备放喷。下好油管已是下午4时，用8毫米油嘴开井后，原油大量喷出，经测试日产原油13．02吨。在场的专家、工人，还有当地蜂拥而来的老乡们，看着从井口喷出的棕褐色油柱，情不自禁地欢呼跳跃，忍不住热泪盈眶。
这一特大喜讯，迅速传遍松辽盆地，传向哈尔滨、长春，又以最快的速度传向北京。在中华人民共和国十周年大喜日子的前夕，在松辽盆地发现了具有工业价值的油流，怎能不叫石油工人们欣喜若狂呢！松基3井的试油经验，也是我国勘探工作中值得学习的一个成功范例。大庆油田发现时，正值国家实行“大跃进”经济政策失误，又遇三年困难时期，加上苏联撤退专家、撕合同。石油部党组经过认真考虑，决定采取会战的形式，集中力量打歼灭战，缓解国家缺油的困难。这一重大举措，立即得到党中央的批准和支持，得到全国各地、各行业和军委的大力支援。一场史无前例的石油大会战在积极筹备中开始了。11月7日，省委和政府领导20多人，在欧阳钦书记的带领下，带着物资到松基3井慰问，看了井口喷油。在返回大同镇的途中，欧阳钦提议：松基3井在中华人民共和国成立10周年大庆前夕出油，是向党和祖国献了份大礼。这口井位于肇州县大同镇地区，为避免将来建成油田后，与山西省的大同煤矿重名，建议把大同镇改为大庆区。省委、省政府的领导都同意这一建议。以后，省人大作出决定，把大同镇改为大庆特区，划归安达县管理。石油部和地质部也都认为，欧阳钦倡议的“大庆”这一名字很有意义。从此，就把这里发现的长垣叫大庆长垣；这里发现的系列油田，统称大庆油田；在这里进行的松辽会战，改称大庆会战。
大庆石油会战从一开始就得到全国各地、各行业的大力支援。1960年3月9日和11日，国家经委两次召开会议，讨论解决“大力支援东北松辽油田的勘探开发工作”，并作出会议纪要。纪要指出：“关于支援松辽油田大会战”的工作，在中央书记处领导下，做具体督促、检查工作的是计委、经委和建委。凡是应当解决的问题，三个委一定要积极帮助解决。
为了迅速动员一批钢材、设备及其他基建物资，支援松辽油田勘探，国家计委、经委、建委于3月13日和17日连续发出电报，要求有关单位迅速组织货源，各地迅速就近加工，迅速运到现场。冶金、机械、林业、电力、铁道等部门，都全力以赴支持。据统计，当年到达的钢材有73130吨，木材50023立方米，水泥72713吨，机电设备50268吨，各种车辆400台套，地方建筑材料64245吨。全国有18个省市自治区的400多个厂家，为大庆会战生产加工需用的设备和原材料。为了解决会战急需的大量用电，水电部指令黑龙江省电管局抢建电网；还专门派来34号列车流动电站，解决临时用电困难。邮电部要求黑龙江省管理局，组成邮电庆工程队抢建哈尔滨到大庆的通讯线路。铁道部决定，修建萨尔图到大赉150公里铁路线，为原油运输创造条件，并立即着手扩建萨尔图、让胡路两个火车站的工程。为支援大庆会战，铁道部表示，从3月开始，石油部要多少车皮就给多少车皮，而且列入正式计划。
大庆油田地处黑龙江省，省委、省政府给大庆勘探开发以最大的支持和援助。当松基3井喷油后，省委就向党中央呈送了《关于大力开发石油资源、发展石油工业的报告》。随后，又几次召开会议讨论支援石油勘探问题，并通知有关市、县委做好石油勘探的服务工作。为加强对石油工人的服务，省委决定从哈尔滨、松花江、齐齐哈尔等地区，抽调1600多名各类工种的工人，充实油区服务行业。在石油工人北上之前，当地政府就动员周围农村提前做好迎接石油队伍的准备，贴出标语，腾出热炕，还组织民工在大同镇西门外修建了几十栋土坯房。康世恩向省委报告了石油部关于开展石油大会战的决定和部署后，欧阳钦当即表示，“黑龙江人民一定会全力以赴支援大庆石油会战，要人给人，要物给物”，并决定：成立支援大庆石油会战领导小组，由省委常务副书记强晓初任组长；由副省长杨易辰负责勘探职工的粮食、副食品、煤炭、服装等物资供应；由省长陈雷负责机修厂、卫生医疗、学校等建立工作。在省委的直接关怀下，真正做到了兵马未动、粮草先行，会战队伍未全部来到前，已有几万吨生活物资，提前运到安达县。
会战开始前，为解决人力不足这一问题，周文龙副部长给罗瑞卿总参谋长、张爱萍副总参谋长写了一封信，汇报了松辽地区石油勘探情况和准备组织会战的打算，提出了分给3万名转业退伍官兵的请求。接着，余秋里又把这一想法给周恩来总理作了汇报。周总理表示同意，并让余秋里向在广州开会的毛泽东主席汇报。在广州，余秋里见到了刘伯承、贺龙元帅和罗瑞卿总参谋长，他们都表示同意。毛主席听了余秋里的汇报，对会战寄予很大的希望，这就更加坚定了石油部领导坚决打好大庆石油会战的信心。1960年2月22日，中共中央作出“从当年退伍兵中动员3万人交给石油部参加开发大庆地区新油田工作”的决定。以后，中央军委又决定给大庆分配3000名转业军官。这批在解放军中经过严格训练，有的是经过战争考验的官兵，保持了党和军队的“三大作风”和光荣传统，在大庆会战中发挥了主力军的作用。
1960年3月中旬到4月初，半个多月的时间内，10000多名由新疆、玉门、四川、青海等老基地来的石油职工和3万多名解放军转业官兵及大专院校学生，从祖国的四面八方云集大庆，到萨尔图报到。“萨尔图”在蒙语是多风沙的意思。100多年前，这里是蔓草丛生，兔狐出没，绝少人迹。1897年到1903年，沙俄在东北修建东清铁路（现在的滨州铁路），在萨尔图设立火车站，这里才开始渐有人烟。1946年中国人民解放军解放北满后，政府在这里建设红色草原牧场，经济有所发展。到大庆石油会战前，萨尔图镇也不过居民150多户，共计1000多人。在这种条件下，一下子拥来大庆会战铁人这么多的人，还有几万吨器材设备和生活用品，其忙乱和拥稳挤现象，可想而知。特别是会战主战场是根据勘探形势临时决定的，生产和生活都准备不足，千头万绪，困难重重。
面对困难和矛盾，余秋里想到了1959年12月周恩来总理在东北经济协作会议期间的指示：“这次会战是一场大仗、硬仗，将会遇到种种风浪，重重困难。大会战的指导思想就是要用毛泽东思想指导一切，要用辩证唯物主义的观点、方法分析和解决会战中可能遇到的各种问题。”于是他便组织康世恩、唐克、吴星峰等领导成员，一连几天关起门来，阅读毛泽东的《实践论》和《矛盾论》，还有《关于领导方法的若干问题》。
经过这样分析后，会战领导顿觉头脑清醒多了。同时也感到，如果组织油田职工学习《实践论》《矛盾论》，以“两论”为武器，结合实际，分析和解决在会战中的各种矛盾和困难，对于做好各项工作，夺取会战胜利，必将起到重要作用。4月10日，会战领导小组以石油部机关党委的名义，作出了《关于学习毛泽东同志所著（实践论）和（矛盾论）的决定》。
学习“两论”的决定，得到了广大职工的积极响应，全油田很快掀起了学习热潮。一开始，没有那么多的书，就到安达县新华书店去买。县里书店毛主席著作卖光了，又派人到哈尔滨、北京去买《实践论》和《矛盾论》的单行本。石油部机关还从北京买了几万册单行本，，派专人坐飞机送到哈尔滨，再运到战区，发到职工手中。干部读，技术人员读，工人也读。到了夜间，到处可以看到人们围着篝火学习“两论”的场面。几万名职工和领导干部在一起学习“两论”，在一定意义上说，是一次马列主义、毛泽东思想的大普及，也是一次思想大解放，实质上是对洋框框的一次冲击，是对“大跃进”以来出现的主观主义、官僚主义、浮夸风等“左”的思想的纠正。这次深入的学习，对“高速度、高水平”拿下大庆油田，起到了重要的思想保证作用。
会战开始后，面对生产不配套、生活条件差的矛盾和困难，职工联系实际学习“两论”，认识到：这困难那困难，国家缺油是最大的困难；只有把大油田快速拿下来，其他困难才能得到解决。会战中，大家以“铁人”王进喜为榜样，依靠热爱祖国、艰苦创业的革命精神，战胜各种难以想象的困难，千方百计为会战的胜利作贡献。