首先，在认识水平和研究方法方面，从孤立地分析构造油气藏、从静态的槽台说观点认识地下地质特征，发展到用板块构造及活动论的观点分析含油气盆地的形成与演化，用含油气系统的观点系统分析油气的生成、运移和聚集过程。
其次，在勘探方法和勘探技术方面，从简单的传统钻井工艺逐步发展到喷射钻井、大位移井、欠平衡钻井和多分支水平井。地震勘探技术更是从无到有，从模拟记录阶段迅速发展为数字地震、三维地震、四维地震。测井技术从模拟记录测井发展至数字测井、成像测井和核磁测井。
所勘探的目标亦从背斜圈闭、构造圈闭，发展到复杂隐蔽的地层圈闭、岩性圈闭、深部潜山、礁体以及盐下圈闭等等。所勘探的地区从单一的陆上浅层，发展到沙漠、极地等边缘地区以及深层、滩海和广阔的大陆架海域。
总之，早期“瞎子摸象”式的勘探活动已经逐渐发展为现代的综合勘探新概念。
下面分专业对国外石油工业正在应用的一些关键技术及其发展趋势作简要论述。
(一)地质理论研究与应用20世纪90年代以来，随着计算机、信息、通讯等基础技术的发展，石油勘探理论研究和应用技术在多方面取得了重要进展，新理论、新技术不断涌现。一些与石油地质相关的学科，如：板块构造理论、沉积学和沉积盆地研究、盆地分析模拟、油气成藏动力学、含油气系统、层序地层学、天然气地质学、多学科工作组等，都取得了较为突出的进展。
油气勘探技术正在走向精细化、集成化，形成了以多学科协同研究为基础的综合勘探体系，并逐步渗透到油气开发领域。在整个综合勘探体系中，地质综合研究形成了以盆地分析为基础、以含油气系统为思路和方法、以目标评价系统为手段的一整套地质综合评价方法和技术。
盆地分析在引入板块构造学、层序地层学、三维盆地模拟技术和多学科综合后，从理论基础到方法技术，得到了进一步完善。含油气系统把油气形成、运移、聚集作为一个完整的科学体系进行应用，从而改变了以往孤立地研究各单一成藏条件的状况，在预测含油气区带和油气藏分布等方面显示出良好的效果，己成为不可缺少的找油理论和手段。勘探目标评价系统在国外己有10多年的发展历史，目前各大油公司都拥有自己的勘探目标评价方法并已形成相应的软件，内容包括烃源岩、储层、圈闭和成藏动力学等四大要素的描述；地质、工程、经济和风险分析；钻后评价和油气可采储量评估等多个方面。
目前，国外油气勘探的地质关键技术主要有：
(1)油藏描述技术
(2)盆地模拟技术
(3)高精度层序地层学
(4)油气远景目标定量评价技术
(5)资源评价技术和方法
(6)储层综合预测技术
(7)综合勘探技术
多学科的交叉、综合，多种勘探方法、勘探技术的综合运用，多个部门间的广泛联盟将是21世纪石油勘探技术发展的主流。高效的信息管理网络、勘探技术的综合与集成、基于风险和经济评价的目标优选和决策会成为各大油公司的制胜法宝。未来5～10年，上述地质关键技术将得到进一步发展和应用。并且，下面2项技术将会被开发应用，而成为某些大油公司的关键技术：
(1)综合地质模拟技术
(2)石油勘探开发数据集成技术与管理系统
(二)物探技术
物探技术在石油勘探开发领域占据举足轻重的位置，尤其是地震勘探技术，更是国外技术服务公司的重点服务项目，也是综合性石油公司降低成本、实现高效益生产的主要手段之一。
自地震勘探技术进入石油勘探领域之后，反射地震技术、数字地震技术和三维地震技术分别在不同的历史时期作出了突出的贡献，使当时的油气发现数量与储量大幅度增加，成为地震勘探技术发展史中里程碑式的进步。进入90年代，随着计算机技术水平的提高，高分辨率地震技术、三维叠前深度偏移技术、油藏地震描述技术、四维地震监测技术等一批新技术迅速发展，它们不仅极大地提高了新区勘探的成功率，也给老区勘探注入了新的活力。
在现阶段，相关学科的不断发展促使地震勘探技术在数据采集、处理、解释和设备制造方面取得长足的进步。成像技术和多学科协同研究的应用，使地震勘探技术的作用更加广泛，三维地震、井眼地震、地震油藏描述与监测和三维可视化等技术，均已在油气勘探与生产中发挥着无法替代的作用，为提高勘探成功率、降低生产成本和改善采收率作出了突出的贡献。
在21世纪初期，这些技术仍将在油气勘探与生产领域继续自身的作用，然而随着生产要求的不断提高，这些技术自身的改造势在必行。有迹象表明，各种方法技术的集成与生产问题的实时解决，是这些技术发展的趋势。未来5-10年，将出现的关键技术包括：部署永久性地震
传感器排列系统，实施实时地震油藏生产监测，实现油田生产仪表化(电子化)管理；发展实时深度成像技术，实施随钻地震成像，实现钻井进程可视化控制；完善多分量地震勘探技术，实现岩性和直接流体判别勘探；建立数据处理-解释-评价-决策过程可视化综合系统，全面提升多学科工作组的研究能力和资产评估组的决策准确性。