Đõy là giai đoạn tập trung khảo sỏt chủ yếu ở miền vừng Hà Nội. Cỏc phƣơng phỏp thăm dũ chủ yếu là phƣơng phỏp địa vật lý, thu nổ địa chấn và phƣơng phỏp khoan.
Cỏc phƣơng phỏp địa vật lý thăm dũ địa chất đặc điểm địa chất khu vực đƣợc tiến hành khỏ sớm. Hai phƣơng phỏp thăm dũ đầu tiờn là khảo sỏt từ hàng khụng và trọng lực (1961 - 1963). Cỏc phƣơng phỏp xử lý tài liệu chủ yếu là thủ cụng nờn độ chớnh xỏc khụng cao. Cỏc kết quả minh giải chủ yếu mang tớnh khu vực. Chƣa xõy dựng đƣợc cỏc sơ đồ cấu trỳc ở tỷ lệ tƣơng xứng với mức độ tài liệu đó cú.
Tiếp theo là cụng tỏc thăm dũ điện cấu tạo đƣợc thực hiện trong cỏc năm 1964- 1969, cỏc phƣơng phỏp thăm dũ điện khỏc nhau đó đƣợc thử nghiệm nhƣ đo sõu điện, đo sõu từ-telua, dũng telua. Hạn chế chung của cỏc nghiờn cứu này là phõn bố chủ yếu ở phần trung tõm miền vừng với mật độ khảo sỏt mang tớnh khu vực. Đa số tài liệu cú chất lƣợng thấp, kết quả cú độ tin cậy kộm. Mặt khỏc do thiếu số liệu về chiều sõu của múng kết tinh nờn việc giải thớch tài liệu gặp khú khăn và sơ đồ dựng đƣợc cú độ tin cậy khụng cao.
Đồng thời với cỏc phƣơng phỏp nghiờn cứu địa vật lý nờu trờn đó tiến hành thăm dũ địa chấn khỳc xạ (1962 - 1973), phản xạ (1973 - 1975) và phản xạ điểm sõu chung (1975-nay) với cỏc tỷ lệ khỏc nhau từ 1/200.000 đến 1/25.000. Núi chung cỏc khảo sỏt địa chấn phản xạ mới tập trung ở khu vực trung tõm miền vừng Hà Nội, trờn cỏc đơn vị cấu trỳc nhƣ trũng Đụng Quan, trũng Phƣợng Ngói, dải nõng Tiền Hải, Kiến Xƣơng. Cũn cỏc vựng rỡa Đụng Bắc và Tõy Nam hầu nhƣ khụng cú hoặc cú rất ớt tài liệu địa chấn. Hạn chế của loạt tài liệu này là độ sõu nghiờn cứu khụng lớn do
cụng nghệ thu nổ và xử lý chƣa cao, nờn chỉ quan sỏt đƣợc cỏc mặt phản xạ từ đỏy Phự Cừ trở lờn.
Ở ngoài khơi, phớa bắc bể sụng Hồng hầu nhƣ khụng cú cỏc hoạt động nghiờn cứu địa vật lý. Những khảo sỏt khu vực cú tớnh hệ thống đƣợc bắt đầu từ năm 1981 và triển khai tƣơng đối mạnh trong cỏc năm từ 1983-1988.
Về cụng tỏc khoan, từ năm 1967-1968 đó tiến hành khoan khoảng 21 lỗ khoan nụng, vẽ bản đồ cú chiều sõu từ khoảng 30-150m. Từ 1962-1974 đó tiến hành khoan trờn 25 giếng khoan cấu tạo cú chiều sõu từ 1965-1200m với tổng khối lƣợng khoảng trờn 22000m khoan. Năm 1970-1985 ở MVHN đó khoan khoảng 42 giếng khoan TKTD và khai thỏc khớ cú chiều sõu 600-4250m với tổng khối lƣợng khoảng trờn 100000m khoan. Trong số 11 diện tớch gồm cấu tạo, bỏn cấu tạo khộp vào đất gẫy, cấu tạo dạng mũi, đới vỏt nhọn, địa tầng đó khoan tỡm kiếm đó phỏt hiện đƣợc một mỏ khớ nhỏ TH-C vào năm 1975 và đó đƣợc đƣa vào khai thỏc. Kết quả của cỏc giếng khoan và tài liệu địa chấn thu nộp đó bƣớc đầu cho thấy bức tranh cấu trỳc và triển vọng dầu khớ của miền Vừng Hà Nội.