玉门油气区位于祁连山北麓，地质上属于祁连山山前褶皱带，地理位置是甘肃省河西走廊地区。玉门油田是中国发现较早、开发较早的一个油田。1949年9月25日玉门获得解放，1950年成立玉门矿务局。1959年改为石油工业部玉门石油管理局。2000年企业重组改制，从管理局划分出勘探、开发、炼油等主业，成立中国石油玉门油田分公司，总部设在酒泉市。
1938年，国民政府资源委员会甘肃油矿筹备处孙健初等地质家到玉门开展石油调查，认为老君庙油田具有开采价值，并设计了钻探井位。1938年8月15日，1号井钻获工业油流，日产油10吨发现老君庙油田，随即投入开采。1939～1949年，玉门累计产油49．9万吨，并能加工成汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡等石油产品。
从1950年开始，玉门油气区的石油勘探逐步扩大，先后发现石油沟、白杨河、鸭儿峡等油田。1953年产油23万吨，1957年产油75万吨。在第一个五年计划时期（1953～1957），玉门生产的石油占全国总产量的87．8％。
1959年玉门产油140万吨，创历史最高记录。玉门油田在1958年和1959年由于过度开采，使油田生产能力受到很大影响，油层压力下降，油层过早水淹。1960年后，石油产量下降。1970～1979年产量稳定在60万吨以上。1980～1990年产量稳定在50万吨以上。1991～2000年稳定在40万吨以上。2009年产油39万吨。
1960年以后，全国勘探重点向东部转移。玉门油田作为中国最早的石油生产基地，其勘探队伍相继调往大庆、四川、山东等地参加石油会战。1970年其全部勘探力量转移到长庆油田。此后，玉门石油管理局重新组建了勘探队伍。