2002年海外业务开始从无到有,2002年4月,公司以2.499亿美元收购了印度尼西亚Devon Energy Indonesia Ltd.的全部权益,该公司在印尼6个油气区块拥有权益;2003年4月,公司以8,200万美元收购了Amerada Hess Indonesia Holdings Corp.的50%的权益,该公司在加邦区块拥有30%的权益;2002年11月,公司以1,990万美元收购印尼塞拉特o盘江区块(SP区块)45%的权益。2005年12月,公司以约207.4亿元收购母公司中国石油集团下属中油勘探50%的权益,并对中油勘探拥有实质控制权,借此拥有了中油勘探分布在多个国家的多项油气资产。同时,公司将全资子公司中油国际转让给中油勘探,作价5.79亿元。2006年,公司以213.8亿元从中国石油集团收购了哈萨克斯坦PK石油公司67%的权益。2006年,公司通过中油勘探获得乍得勘探区块100%的权益,该项目拥有勘探面积22万平方公里。截至2006年底,公司在海外11个国家和地区拥有油气勘探开发业务,境外原油和天然气探明储量分别占公司的5.5%和1.5%;2006年,境外原油和天然气产量分别占公司的6%和3%。