1953年，在新中国国民经济经历了三年恢复期后，中国社会主义建设开始进入有计划的建设阶段，并开始执行第一个五年计划。这个五年计划的主要任务是：集中全国主要力量，建设156个重点大型项目，以此来奠定中国社会主义工业化的基础。玉门油矿被列入156个重点项目之中。计划要求玉门油矿到1953年至1957年期间，加强区域地质调查和综合研究工作，对有利地区进行钻探，尽快发现新的石油储量；钻井工程要采用新的先进的工艺技术，提高油井利用率，到1957年达到年产原油100万吨。经过5年的勘探、开发和建设，把玉门建设成为一个包括地震勘探、钻井、采油、原油加工、机械制造和科研教育等门类齐全的第一个天然石油工业基地，摸索出一套油田开发建设和油田管理经验。
在当时的国民经济建设中，石油工业是最为薄弱的环节。1952年石油产品大体只能满足需要的四分之一，进口油品所花外汇上升至进口产品的第一位。
因此，摆在玉门油矿面前紧迫的任务就是赶快找油，尽快发现第二个老君庙油田。同时，中央对燃料工业部也作出明确指示：“迅速把地质勘探工作提到首要地位，必须采取一切有效办法，迅速加强地质勘探力量，并做好基本建设工作。”玉门矿务局做出了在河西走廊率先勘探的决策
以过艰苦卓绝的大量工作，玉门油矿的地质勘探获得重大突破，相继发现了石油沟、白杨河、鸭儿峡3个新油田，使原油产量猛增。1957年，玉门油矿的原油产量达到75．54万吨，占全国当年原油产量的87．78％。在当时“大跃进”的背景下，1958年玉门油矿的原油产量达到高潮100万吨，1959年更是达到了140万吨。这是玉门油矿的巅峰时期。在1953—1957年的“一五”计划期间，玉门油矿共生产原油223万吨，为共和国作出了巨大贡献。
与此同时，玉门油矿的城市建设也得到飞速发展。由全国总工会投资兴建的文化宫，坐落在油田中心，被称为中国石油文化第一宫。在酒泉新建的石油工人疗养院，也被称作中国石油第一疗养院。大批的职工住宅，以前所未有的速度拔地而起。医院、学校、幼儿园、商店等配套设施，很快建设起来。职工们利用业余时间，义务劳动修建起了油城公园。独具特色的双马路，从南到北将玉门油矿的工厂、学校、商店、住宅区串联起来。
1957年10月8日，新华社从兰州发出电讯宣告：我国第一个天然石油基地，在玉门油矿基本建成。
玉门成为一座名副其实的石油城。