從用原始井臺在濱岸區勘探石油算起，海上石油勘探已有近100年歷史。20世紀30、40年代，海上勘探區集中在墨西哥灣和馬拉凱博湖區。50、60年代在波斯灣和裡海發現大油田。70年代在北海中發現瞭一大批海上大油氣田。除上述地區外，海上探區主要在東南亞、西非、巴西、澳大利亞和中國沿海。目前技術水準已可在水深6000米條件下鑽井，在260米水深處開發油田。但絕大多數探區仍為水深200米以內的大陸架範圍內。
海上石油勘探基本理論和和方法與陸上無根本不同，但因海上條件復雜而具有以下特點：①調查方法。陸上經常采用的地質編圖方法在海區難以進行。因此，除瞭在鄰近的海岸、島嶼上詳細研究地質構造等條件外，面積測量隻能依靠以地震為主的物探方法。其中重力和磁力常用來先行預測盆地范圍和構造格架。地震除瞭用於詳細瞭解構造形態之外，通過地震地層解釋還可提供必要的沉積環境及巖性信息，並與水中烴類測量一同提供含油氣性的初步看法。②勘探與調查的協調。海上的惡劣環境給鉆井工作帶來很大不便，致使海上鉆井成本遠高於陸上鉆井。據統計，單口鉆井成本一般高出10多倍。與此相反，由於海上地震作業采用拖纜采集、汽輪震源，其工作效率遠高於陸區地震勘探。而且由於表層因素單一，在壓制瞭鳴震這個不利因素後，剖面質量往往高於陸區。③勘探決策。海上勘探不僅鉆井成本高昂，而且開發維持費用也大大超過陸上油井。同樣一口日產100噸的井，陸上也許是大有贏利的高產井，而在海上往往是不夠成本的。因此，在海上一般不勘探和開發小油田。為瞭減少鉆井成本，盡量少設平臺，所以海上鉆井平臺通常設置於油田中心地帶，再鉆出許多斜井通向盡可能多的油藏。此外，要準備探井在勘探成功後就地轉為生產井。這些因素均應在勘探初期全盤考慮規劃。④風險因素。海上勘探還需要一套特殊的精確定位系統、交通系統、安全保障系統和後勤供應，以及在公海或爭議海域所面臨的國際法律問題。
海上勘探與陸上勘探相比，其技術要求高、資金投入多、風險因素大，但海洋中油氣勘探的預期報酬也大。海上石油勘探的規模，正在不斷擴大。