中海油研究总院有限责任公司（以下简称“研究总院”）的前身中海石油研究中心成立于1999年，下设勘探研究院（高碑店）、生产研究中心（燕郊）、渤海研究院、南海西部研究院、南海东部研究院及东海研究所，简称“五院一所”。2003年，中海石油研究中心实施改革重组，形成北京、燕郊、高碑店三地齐驱并进的科研格局，与中海石油研究中心实行“一个机构、两块牌子”。2006年，三地科研力量搬迁至北京东直门海油大厦，标志着中海石油研究中心开始集中统一管理。2009年，中海石油研究中心更名为中海油研究总院。2011年，中海油研究总院不断健全组织架构，进一步拓展专业领域，优化职能配置。2017年，根据党中央、国务院关于加快推动中央企业完成公司制改制的统一部署,中海油研究总院正式更名为中海油研究总院有限责任公司。2021年，研究总院获集团公司党组批复，确立了“四个中心”职能定位和“1423”工作思路，全面进行组织架构优化，优化后形成“六院六部四中心”一体化研究布局，即勘探开发研究院、钻采研究院、工程研究设计院、规划研究院、非常规研究院、新能源研究院、勘探开发数据资源中心、实验研究中心、海洋石油高效开发研究中心、水合物和海洋资源战略研究中心、办公室、党群工作部、人力资源部、财务管理部、科技管理部、运营管理部，为中国特色世界一流能源公司研究院建设和科技创新发展提供坚强的组织保障。

       研究总院是中国海油面向全球能源技术创新发展的综合性研究机构，肩负国内外油气勘探开发研究与核心技术攻关、生产性技术研究、高层次科技人才培养等职责，是中国海油的战略规划和决策支持中心、科技创新和技术研发中心、技术服务和成果转化中心、高端人才培养和储备中心。研究涉及勘探地质、地球物理、开发、钻采、海洋工程五大专业领域和战略规划、经济评价、智能化、新能源四大研究方向；拥有两家国家重点实验室、两家国家级研发中心、五个集团公司重点实验室和六个专业领域研发平台，全面支持海外勘探-开发-工程-生产一体化研究，全面负责非常规勘探-开发-工程-生产一体化研究，全面负责新能源产业技术研究，牵头承担制约公司发展的关键核心技术攻关研究，支撑国内海上油气田增储上产研究，支撑集团公司油气规划与经济发展，支撑集团公司上游数据资源与软件中心建设，是海洋石油国家战略科技力量和原创技术策源地核心承载单位。