中国海面积近300万km2，特别是其中大陆架地区，蕴藏着丰富的石油和天然气资源。50年代末期开始组建海洋物探队伍，探索寻找海底油气资源的技术方法问题，随后在渤海、黄海、东海和南海由近及远地逐步展开普查与勘探工作。
海底油气资源的发现，主要依靠地球物理方法与技术，经过地质综合研究，由钻探加以验证。勘查程序大体可以分为以下3个阶段： 首先，对海区进行地球物理概查，以圈定新生代沉积盆地; 其次，在概查的基础上，选择有利地区进行地质—地球物理普查，以发现有利于油气聚集的局部构造;然后，开展油气勘探，为钻探提供依据。
概查阶段，一般应用重力、磁力、反射地震和回声测深方法，在测线密度为 (80×80) km到 (16×16) km的网格上，进行数据采集，结合岸边和岛屿的岩石露头以及可能获取的钻井资料，开展综合地质地球物理研究，编制小比例尺图件，如海底地形图、空间重力异常图、磁力异常图和地质构造图等，进而查明海域范围内的沉积盆地及其中的地层层序断层展布与岩浆活动，并划分一级构造如隆起与拗陷，甚至局部构造，以选择有利于油气普查的地区。
中国海的地球物理概查是1966年在渤海取得反射地震工作经验，1972年在北部湾取得重力、磁力、反射地震和回声测深联合观测的成效后，逐步在近海大陆架地区开展起来的。至1982年，不仅先后发现渤海、南黄海、北部湾、珠江口、东海陆架和琼东南6大新生代沉积盆地和 一系列局部构造，而且经钻探还在南黄海以外的各个沉积盆地中陆续发现了工业油气流，证实了它们的含油气性，为此，《中国海地质构造及含油气性研究》(刘光鼎等)被授予国家自然科学二等奖。
普查阶段是在综合地球物理概查的基础上，选择有利地区进行测网为(8×8)km～(4×4) km的反射地震工作，以圈定有利于油气聚集的圈闭，为油气勘探或钻探提供依据。利用反射地震波的运动学特点(时间)确定沉积层的结构，寻找构造圈闭，而利用反射地震波的动力学特点 (振幅、频率、波形等) 识别沉积相，判断沉积环境，为寻找岩性圈闭做准备。
在中国海大陆架地区普遍地进行了地震普查，以东海为例，地球物理概查给出三隆两盆的区域构造格局，即在闽浙、钓鱼岛和琉球岛弧三个隆褶带之间，夹持着陆架盆地和冲绳海槽盆地。海槽盆地是因菲律宾海板块俯冲于欧亚板块之下，出现沟—弧—盆系主动大陆边缘，弧后发生扩张而成，时代应晚于渐新世，沉积地层年龄太小，不利于油气的生成和保存。因此，地震普查集中于东海陆架盆地，反射结果明确给出，在海洋架与地存在三个大型沉降中心，沉积着巨厚下第三系地层，有利于油气聚集。选择其中部西湖凹陷进行(4×4)km反射地震普查，发现有龙井构造带和一系列局部构造。
勘探阶段是在地震普查的基础上，选择有利的圈闭，加密地震测线到(2×2) km～(1×1)km，甚至进行三维地震勘探，以发现断层及其展布，详查局部构造并作评价，用钻探发现油气。
在东海陆架盆地的油气勘探基础上，80年代共钻探18口井，其中有11口井见到工业油气流。现在西湖凹陷南侧平湖构造带上的油气已铺设管道供应上海。
应该指出，尽管《中国海区及邻域地质地球物理系列图》已经对中国海30年的地质地球物理工作进行了系统的总结，编绘出《中国海新生代沉积盆地图》，并获得地质矿产部1995年科技一等奖，1996年国家自然科学二等奖。但是，迄今为止，中国海油气勘探的研究程度仍旧很低，平均每1000km2才有一口勘探井。到1997年底，中国海探明的地质储量，石油为15亿t，天然气为3000亿m3，仅占近海大陆架地区主要沉积盆地油气资源量的3%左右，还有大量的油气资源有待于在中国海域内发现。这样，中国海的油气勘探虽然已经取得重大的突破，有22个海上油气田投入生产，年产原油1629万t，天然气40亿m3，而要想取得持续、高速的发展，还有许多艰巨而繁重的任务必须去完成。首先，近海陆架地区的油气勘探应继续加强，同时，应向陆坡地区以及我国南沙地区扩展 (Sea floor spredding)。这是关系到我国海洋主权和权益的重大问题，不容等闲视之; 其次，针对中国海不同海域的复杂地质条件，采取相应的高技术，如高分辨率地震技术、叠前深度偏移和精细速度分析技术、转换波采集与处理技术等，探索前新生代海相残留盆地，切实地解决各种具体难题; 第三，应用综合地质、地球物理、地球化学方法，获取对沉积盆地形成、演化历史的认识，以及将盆地看成一个地球动力学系统进行动态数字模拟等，这些是过去指导海上油气勘探的重要经验，应继续坚持并灵活运用。
总之，中国海油气资源是丰富的，勘探活动方兴未艾，依靠科学技术可以克服地质复杂性，获取更大的成就，前景是美好的。