辽河油田勘探开发主要区域在辽河盆地。1967年，石油工业部从大庆油田抽调队伍组成“六七三厂”进入辽河坳陷接替地质部继续开展石油勘探。1970年成立辽河石油勘探指挥部，1973年成立辽河石油勘探局。1999年辽河油田完成重组改制，从辽河石油勘探局划出勘探开发等主业，组成中国石油辽河油田分公司，隶属中国石油天然气股份有限公司。辽河石油勘探局及辽河油田分公司总部设在盘锦市。
1964年地质部第一普查大队在黄金带构造辽1井发现油气。1967年，国家计划委员会决定由石油工业部组织队伍，继续辽河盆地的勘探。1970年，国务院批准石油工业部关于辽河石油会战的报告，从大港油田抽调5000多职工到辽河会战。先后发现兴隆台、曙光、欢喜岭等油田。
改革开放时期，辽河油田引进国外先进技术，采用数字地震仪三维地震勘探技术，开展地震详查，加深了对大民屯凹陷的勘探，打开了辽河油气区的高凝油资源。1988年，重上辽河盆地西部勘探，西部勘探成果使辽河的稠油资源占全国第一。
1984年，中共中央总书记胡耀邦鼓励辽河油田职工增储上产，争当“油老三”（当时大庆油田年产油5235万吨，胜利油田年产油1837万吨，华北油田产油1055万答吨）。辽河油田职工受到很大鼓舞，争取尽早实现“储量、产量双翻番”的目标。从这时起是辽河油田高速发展时期，连续五年每年以100万吨的高速度增产。1986年，辽河产油达到1000万吨，成为中国第三大石油产区。1995年辽河产油1552万吨，创历史最高水平。后来由于老油田含水上升，产量下降。2005年产油1242万吨，2009年产油995万吨。现今辽河油气区的稠油产量已占主导地位，辽河的稠油开采已具国际先进水平。