中国海洋石油工业经历了艰难曲折的探素历程。面对300多万平方公里的蓝色国土和丰富的油气资源，石油工业领导人早就把眼光注视到这里。于20世纪50年代末就在翁文波组织下，在南海莺歌海浅海开展了地震普查；1964年又提出“上山下海”的发展思路，在茂名页岩油公司基建处长钟一鸣组织下，在莺歌海浅海区用土办法打井，这是中国第一口海上找油的探井；后来在渤海又自行设计、安装了固定式海上钻井平台，打井出了油。但是，由于资金不足，以及技术装备的落后，进展缓慢。进入20世纪70年代，国外海洋石油科技迅猛发展，原油产量迅速上升。结合中国的实际，研究国外的经验，当时担任石化部主要领导的康世恩以及先后出国考察的有关领导，越来越清楚地看到，由于海洋特殊的环境，海上石油勘探开发的做法，远非照搬陆地模式所能成功，必须以全新的观念、高新的技本、精良的设备和科学的管理，形成一套全新的资金筹措战略和物探开发战略。才能适应新形势的挑战，才能打开中国海洋石油工业发油的局面。正是在这种背景下，中央、国务院领导在关键时刻作出了重要决策。
1978年11月，党的十一届三中全会在北京召开，作出了改革开放、加快发展等重大战略决策，为中国经济腾飞插了翅膀，也为中国海洋石油走向国际合作提供了难得的机遇。
1979年6月，康世恩副总理与宋振明部长分别带团出访美国，与美国几家石油公司达成在珠江口海域开展区域性地球物理普查的协议，回报的条件是：凡参与普查的外国公司，将获得参加中国海洋石油对外招标的投标权。这种先物探、后勘探开发的“两步走”方针，大大提高了外国公司参与海上物探勘査的积极性。此前，石油部副部长、中国石油天然气勘探开发公司总经理张文彬也率代表团访向英国、马来西亚和美国，与几家石油公司签署了在中国南海、南黄海进行物探的意向书和合作协议。从1979年4月到7月，中方先后与外国公司签订了8个物探协议，。有13个国家的48家石油公司参加，用一年时间，在南海、南黄海完成了42万平方公里的区域性地球物理勘探工作，发现了一大批构造。这次大规模的海上物探普査，为国际招标作了重要的物质和技术准备。
海洋石油对外开放，对中国人长期闭关自守形成的传统观念是一个巨大冲击，引起很大争论。多数人认为这有利于促进我国海洋石油发展，但也有人表示反对，认为这是“出卖资源”“丧失主权”，油给外国人拿走了，“得不偿失”。为此，根据国务院领导批示，由国家能源委、国家进出口委召开了有关部门和专家参加的讨论会。会上由地质家邱中建报告珠江口盆地的评价情况，司法部介绍标准合同，大家对海洋石油对外开放的利弊得失进行了反复论证，最后由国务院副秘书长顾明作了总结，认为这样做对中国海洋石油工业的发展是有利的、是必要的。康世恩和秦文彩副部长又分别在全国人大委员长会议和常委会上，以及宣传口、经济口，作了系统的说明，从而取得了广泛的支持，为海洋石油对外开放奠定了思想基础。
1982年2月8日，国务院批准成立中国海洋石油总公司，作为履行对外合作的国家公司和具有法人资格的经济实体，并任命石油部副部长秦文彩为第一任总经理。2月15日，中国海洋石油总公司正式成立。副总理康世恩代表国务院会见了首任领导班子，语重心长地对他们说，对外合作是个新事物，要加强思想政治工作，防止资本主义腐朽思想的侵袭，希望你们要“像荷花一样出淤泥而不染”。他对海洋石油总公司提出两条办事原则：“一切依法办事，合理不合法的不办，但要努力争取有法可依，依法把事情办好；一切照章办事，手续不完备的不办，但要高效率地履行各项规定，依章把事情办好”。以后，这两条原则成为海洋石油人坚持依法、依国家政策规定办事的准则，保证了工作中的高效有序、清正廉洁。海洋石油对外合作条例和标准合同的制定、海洋石油总公司的成立使中国海洋石油对外招标的条件成熟了。
1982年2月16日，中国发布了第一轮国际招标公告。中国海洋石油总公司先后发出南黄海北部物探区、珠江口物探区、南黄海南部物探区、海南岛西部物探区等43个区块招标书，共有11个国家41家公司参与竞标。根据经济界限、技术水平、开发建设经验和工程造价、勘探工作量和技术转让情况等几条标准，严格进行评标选标。到1983年年底，首轮招标以同9个国家的27家石油公司签订了18个石油合同宣告成功。
随着对外合作的开展，1984年11月、1987年1月、1992年6月在秦文彩、钟一鸣、王彦任总经理期间，又相继进行了海上石油第二轮、第三轮、第四轮招标。截至1994年年底，通过4轮招标，已同16个国家的59家石油公司，签订了100个石油合同和协议。世界上最著名的跨国石油公司，如埃克森、売牌、BP、阿莫科、雪弗龙、德士古、阿科、菲利普斯、西方石油、埃尔夫、道达尔、阿吉普、日本石油公司等，云集中国海域。至此，中国渤海、南黄海、东海、南海各个盆地都已对外开放，中国海洋石油工业迎来了全面发展的新时期。
在加强对外合作的同时，海上石油还要不要进行自营勘探开发，是“一条腿走路”，只靠对外合作，还是“两条腿走路”，对外合作与自营勘探开发并举？这是海洋石油总公司成立后面临的一个重大问题。
1983年到1984年间，美、法、英、日、意、澳、加、西8个国家石油公司组成作业集团，在南海几个海域与中方合作，起了一个个勘探高潮。相比之下，自营勘探由于受资金、技术等因素的制约，难以开展。在渤海合同区，由于地质情况比较复杂，外商变得谨镇起来，1984年年底法国公司终止了合同。加之当时国际油价急剧下跌，对中外合作产生了一定影响。
1988年8月，在南海北部湾进行合作开发的法国道达尔石油公司，因油田产量低、效益不好而提前结束了合同。南海西部石油公司从外商手中接过了涠洲岛10－3油田的生产管理权。他们第一次承担海上油田作业者的重担，通过挖掘潜力、降低成本，加强地质研究，在油田周围自营勘探，又发现有良好开发价值的涠10－3北油田，两个油田连片开发，使原油年产能力由20万吨上升到40万吨。1990年又按照国际标准，自营开发了涠11－4油田，到1993年产量达60万吨，高峰期可达80万吨，两年多就收回成本。这样，在外国公司认为没有开发价值而放弃的地区，经过中方人员精细研究，精打细算，建设起年产100万吨的涠洲岛油田群。它证明了中国石油职工的智慧和能力，也证明了自营勘探开发方针的必要性和正确性。
在渤海的辽东湾，自营勘探开发也取得了显著成果。1984年，渤海石油公司靠自己力量发现了锦州20－2凝析油田，1986年又发现了储量上亿吨的绥中36－1油田。对这个当时海上储量最大的油田，完全采用国际标准建设油田试验区，并于1995年全部建成投产，最高原油年产量达100万吨，显示了中国海洋石油勘探开发技术、工程设计与建设承包能力及工程项目的综合管理都达到了国际水平。随后，又在1997年建成绥中36－1油田J区，最高年产量达33万吨。油田二期开发工程于2000年投产后，最高年产量达350万吨。
在自营勘探开发过程中，海洋石油总公司始终把降低成本、提高效益、提高竞争力作为重要措施和生存之本。1998年面对国际油价低迷的形势，在全系统实行“低成本战略”对油田建设项目重新评价审查，对自营油田实行操作费封闭管理和工效挂钩管理，使建设总预算大大下降，桶油成本由1997年的11．97美元降到1999年的10．69美元，从而确保了在油价十分不利的情况下，能保持相当的盈利水平。
“两条腿走路”方针推动海上石油勘探开发进入到一个新阶段。到1996年，在已探明的海上油气储量中，自营勘探的成果占了一半；在已投入生产的18个油气田中，自营油田6个，尚有6个油田正在建设，产量占了海上原油总产量的20％。
自营勘探开发还造就了一支能够参与国际市场竞争的海洋石油工业队伍，为走向海外创造了条件。中国海洋石油总公司对外工程承包服务获得了良好的国际信誉。他们在印度尼西亚购买了阿科公司马六甲油口32．58％的权益，拥有了第一个海外油田，对国外资源评价和投资机会研究正在展开，将从海外获得越来越多的原油。