Tích cực cùng các công ty, các tổ chức trong, ngoài nước đẩy mạnh công tác tìm kiếm thăm dò, nhất là những khu vực xa thềm lục địa đòi hỏi phải có thiết bị máy móc hiện đại mới có thể tiến hành được. Hiện nay Petro Việt Nam đã và đang hợp tác với Arco, Mobil, Shell trong việc khảo sát thăm dò khu vực của các bể trầm tích để đánh giá tiềm năng dầu khí đất nước, cùng với Đan Mạch nghiên cứu bể Sông Hồng, Hợp tác đề án liên kết trong việc nghiên cứu các bể trầm tích khu vực Đông Nam á giữa Việt Nam – Malaysia – Indonesia và đặc biệt thông qua các hợp đồng PSC hoặc liên doanh với các công ty dầu khí quốc tế.
Đẩy mạnh hoạt động tham gia vào tìm kiếm, thăm dò, khai thác ở nước ngoài. Đây là một trong những chiến lược rất quan trọng để Tổng công ty dầu khí Việt Nam nhanh chóng trở thành một tập đoàn dầu khí lớn mạnh không chỉ ở trong khu vực mà còn trên thế giới. Công tác triển khai tìm kiếm, thăm dò không những tận dụng được lợi thế nhờ quy mô của nghành dầu khí Việt Nam mà còn cung cấp nguyên liệu dầu thô từ nước ngoài về phục vụ trong nước. Hiện nay Tổng công ty đã cùng với các công ty dầu khí các nước ký một số thoả thuận chuyển nhượng ở mức độ còn hạn chế như: trong các hợp đồng phân chia sản phẩm (PSC) ở Indonesia, Malaysia, đề án mỏ TamTsaq – Mông Cổ, trong các đề án đang phát triển mỏ Amara – Iraq, dự án lô 5 – Tây Iraq, trong chương trình hợp tác liên chính phủ về việc tìm kiếm thăm dò dầu khí ở Lào.