关于石油的生成，是一个长期争论不休的问题，但人们普遍认为石油是过去地质时期里，由生物遗体经过化学和生物化学变化而形成的。形成石油要具备三个条件：一是要有大量的生物遗体；二是要有储集石油的地层和保护石油不跑掉的盖层；三是还要有有利于石油富集的地质构造。一些石油地质学家认为，大陆架海底通常是厚度很大的中生代和第三纪与第三纪以后的海相沉积，这种地质构造是石油生成与储蓄的良好的场所。大陆架与近海紧相连，近海有着大量的藻类，鱼类以及其他浮游生物，这些都是形成石油的原料。当这些生物迅速被河流带来的沉积物掩埋后，这些被埋藏的生物遗体与空气隔绝，长期处在缺氧的环境里，再加上厚的岩石的压力，高温及细菌作用，便开始分解。再经过长期的地质时期，这些生物遗体逐渐变成了分散的石油。在浅海，特别是在岛屿岬角阻隔的海湾中，水域处于平静的半封闭状态，最利于有机物的堆积，随着大量泥沙的沉积，这就为石油的储集创造了良好的条件。石油储集在砂岩的孔隙中，就好像水充满在海绵里一样，不致石油流失而长期缓慢地沉降在大陆架浅海区。那些沉降幅度大、沉降地层厚的盆地，往往是形成石油最有利的地区。在这些大型沉积盆地中，因受挤压而突出的一些构造，又往往是储积石油最多的地方。因此在海上找石油，就要找那些既有生油地层和储油地层，又有很好的盖层保护的储油构造地区。
浩瀚的海洋中，上有几百米、几千米的水层，下有几千米厚的岩石层，看也看不见，摸也摸不着，怎样才能找到石油呢？在实践中，人们创造了独特的找油办法，一般有地质勘探、地球物理勘探和地球化学勘探等办法。其中物理勘探是普遍采用的办法。海上石油物理勘探一般是在海洋调查船上装备特别的仪器设备，来发现有利于石油聚集的地层和构造。最常用的办法是采用重力勘探，磁力勘探和地震勘探。所谓地震勘探的方法，就是在海水中用炸药爆炸或用压缩空气，电火花瞬时释放大量的能量，产生人工地震波，利用声波在不同物质中以不同速度传播的原理，来寻找对石油储积有利的地层和构造。所谓重力勘探就是使用重力仪测定海底岩石的重力值，以求得岩石的密度、地质年代和深度。通过对海区重力场的观测来了解沉积岩的厚度和基岩起伏情况，划分所测地区的构造单元，研究隆起的性质，从而来固定油气区。所谓磁力勘探是通过置放在调查船或调查专用飞机上的磁力仪，来测定船舶或飞机经过海区磁力强度大小，以确定海底下磁性基底上沉积的厚度、地质构造，从而寻找石油和天然气。上述的这些方法只能间接地确定海洋石油在海洋中的位置，究竟海底是否有石油，储量有多大，还必须通过海上钻探这种直接的方法才能证实。因此，海上钻探是油气勘探开发中的重要一环。通过钻探打井所取得的岩心样品来确切掌握海底油气资源的情况。在海上钻井比在陆地上钻井要困难得多。首先是因为海面动荡不定，要保持钻井稳定，就要建造一个高于海面的工作台或者钻井平台，然后在平台上开展钻探活动。海上钻井平台一般有固定式钻井平台和活动式钻井平台。当然也有的国家制造了钻井船，把钻井设备安装在船上进行钻井作业。世界上在海洋里钻井数量最多的是美国。英国、印度尼西亚、马来西亚、印度、俄罗斯等国也为数不少。1965年，美国埃克森石油公司在南加利福尼亚近岸海域用"卡斯-1"号钻井装置在世界海洋上打下了第一口深水井，水深为193米。后来，深水石油钻井的数量越来越多，技术装备也越来越先进。目前，世界上钻井水深大于1000米的钻井船有18艘，其中，最大钻井水深为2600米，最大钻井深度为1000米。从未来的发展趋势来看，海上石油钻探将向深海发展。
随着海上油气业生产的发展，海洋石油和天然气开采和设备也在不断发展。固定式生产平台形成了现代海上油田的基本特征。这种平台大都是钢质桩基平台，一般由上部结构、导管架、钢桩三个部分组成。上部结构一般由一个或几个组块组成，组块是生产设施，生活设施及动力设备的大本营。上部结构安装在导管架顶部，通过桩腿连接构件和水泥浆与导管架结合为一个整体。导管架旋转在海底，浸泡在水中。导管架以下部分是钢柱，钢柱全部打入大陆架上通过桩壁与土壤的摩擦力和桩尖提供的承载力，支撑整个平台以及所受到的自然环境荷载，如风力、波浪力、冰力、流力、地震力等。1947年美国在墨西哥湾水深6米处建造了世界上第一座海上钢制石油平台，我国也于1966年在渤海建成了一座现代化钻井平台。
为配合开采海上石油、天然气，很多国家在油气储藏和运输方面也建设了相应的配套装置。1988年5月，日本在长崎附近的上五岛完成了世界上第一个石油储备基地的建设，耗资1900兆亿日元，建造了5艘巨型储油船。
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