Vietsovpetro được thành lập năm 1981 trên cơ sở Hiệp định Liên Chính phủ giữa Việt Nam và Liên Xô về hợp tác thăm dò địa chất và khai thác dầu khí ở thềm lục địa phía Nam Việt Nam. Đến nay, Vietsovpetro đang hoạt động theo Hiệp định Liên Chính phủ Việt Nam và Liên bang Nga (ký ngày 27/12/2010) về tiếp tục hợp tác trong lĩnh vực thăm dò địa chất và khai thác dầu khí tại thềm lục địa Việt Nam.
Lĩnh vực hoạt động chính của Vietsovpetro là nghiên cứu khoa học, khảo sát, khoan thăm dò địa chất, thiết kế phát triển xây dựng mỏ, khai thác dầu và khí, thu gom xử lý dầu, khí và condensate tại Lô 09-1. Những năm gần đây, Vietsovpetro đã mở rộng hoạt động tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí ra một số lô khác ở thềm lục địa Việt Nam và đạt được một số kết quả bước đầu. Ngoài ra, Vietsovpetro còn cung cấp các dịch vụ dầu khí cho các đối tác ở Việt Nam, Liên bang Nga và các nước thứ ba.
Tại Lô 09-1, Vietsovpetro đã phát triển và đang khai thác 5 mỏ dầu gồm: Bạch Hổ, Rồng, Gấu Trắng, Thỏ Trắng và Nam Rồng - Đồi Mồi. Tại đây, Vietsovpetro đã khoan trên 450 giếng khoan thăm dò và khai thác dầu khí, xây dựng được tổ hợp trên 60 công trình biển phục vụ khai thác dầu, thu gom khí, gồm: 13 giàn khoan khai thác cố định, 28 giàn đầu giếng, 2 cụm giàn công nghệ trung tâm, 3 giàn nén khí, 2 giàn bơm ép nước duy trì áp suất vỉa, 3 tàu chứa dầu và các công trình phụ trợ khác. Tất cả các công trình được kết nối thành một hệ thống công nghệ liên hoàn thông qua hàng trăm km cáp điện và hơn 780 km đường ống ngầm nội mỏ, liên mỏ.
Năm 2016, Vietsovpetro đã phát triển, đưa vào khai thác mỏ khí Thiên Ưng tại Lô 04-3. Tại Lô 09-3/12, Vietsovpetro đã phát hiện mỏ Cá Tầm, dự kiến cuối năm 2018 sẽ đưa vào khai thác.
Từ ngày thành lập đến nay, Vietsovpetro đã khảo sát hàng trăm nghìn km tuyến địa chấn 2D và hàng chục nghìn km vuông địa chấn 3D. Năm 2015 đã tiến hành khảo sát lại toàn bộ Lô 09-1, với diện tích gần 900km2 bằng công nghệ địa chấn tiên tiến 3D4C.
Xí nghiệp Khoan và Sửa giếng (XNK&SG) thuộc Vietsovpetro đã khoan hơn 2,4 triệu mét khoan trên 613 giếng, trong đó có một số giếng với độ sâu gần 5.500m, phát hiện 7 mỏ dầu, khí có giá trị thương mại và nhiều cấu tạo chứa dầu, khí. Trong đó, đặc biệt đã phát hiện mỏ Bạch Hổ có trữ lượng lớn với đa số dầu tập trung ở tầng đá móng granite, một hiện tượng rất hiếm gặp trên thế giới. Hơn 25 năm hình thành và phát triển, XNK&SG đã sửa chữa 1.161 lượt giếng khai thác, thu hồi trên 5 triệu tấn dầu và hiện đang là nhà cung cấp dịch vụ khoan, sửa chữa và hủy giếng chất lượng cao cho nhiều khách hàng như: VRJ, PVN, PVEP - BITEXCO, Zarubezhneft trên các mỏ Cá Tầm, Nam Rồng - Đồi Mồi, Bồ Câu, Quýt…
Hiện tại, Xí nghiệp Khai thác Dầu khí (XNKT) thuộc Vietsovpetro là đơn vị trực tiếp khai thác dầu trên các mỏ Bạch Hổ, Rồng, Thỏ Trắng và Gấu Trắng. Hơn 30 năm kinh nghiệm xây dựng và phát triển, XNKT có đầy đủ năng lực về trang thiết bị, máy móc, nhân lực để thực hiện các dịch vụ kỹ thuật chuyên ngành dầu khí cho các nhà thầu dầu khí trong và ngoài nước, đảm bảo chất lượng và hiệu quả cao, tạo được uy tín nhất định đối với khách hàng. Hiện XNKT đang thực hiện các dịch vụ vận hành, bảo dưỡng, xử lý, xuất bán sản phẩm dầu cho khách hàng Hoàng Long - Hoàn Vũ JOC; điều hành khai thác, xử lý, vận chuyển và xuất bán sản phẩm dầu cho mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi của Liên doanh VRJ với Vietsovpetro và các mỏ Tê Giác Trắng, Hải Sư Đen, Hải Sư Trắng và mỏ Thái Bình cho Petronas Việt Nam…
Xí nghiệp Xây lắp, Khảo sát và Sửa chữa các công trình khai thác dầu khí (XNXL), với kinh nghiệm xây dựng trên 60 công trình giàn khoan khai thác dầu khí ở độ sâu 50-60m nước tại mỏ Rồng, Bạch Hổ, Gấu Trắng và Thỏ Trắng; chế tạo, lắp đặt hơn 400.000 tấn kết cấu kim loại; rải hơn 780km đường ống ngầm dẫn dầu, khí, nước; khảo sát duy trì chứng chỉ trên 700 lượt công trình... Là đơn vị đã thực hiện đấu thầu quốc tế xây dựng gần 36 công trình dầu khí cho các công ty dầu khí trong và ngoài nước, với gần 200.000 tấn kết cấu được chế tạo, lắp đặt, rải trên 500km đường ống ngầm. Đặc biệt, XNXL đã thực hiện chế tạo, lắp đặt thành công 6 chân đế có kích thước lớn và trọng lượng đến 8.000 tấn, lắp đặt ở vùng nước sâu từ 100m đến 130m. Với những thành tích mà đơn vị đã đạt được, Bộ Quốc phòng cũng tin tưởng giao cho Vietsovpetro thiết kế, thi công, lắp đặt 27 công trình nhà giàn DKI.
Cùng với việc góp phần đáng kể trong hoạt động tìm kiếm, thăm dò khai thác dầu khí của Vietsovpetro bằng việc đáp ứng các yêu cầu bảo dưỡng, sửa chữa, đại tu kiểm định máy móc thiết bị phục vụ cho các đơn vị, Xí nghiệp Cơ điện (XNCĐ) - một đơn vị thành viên của Vietsovpetro cũng đang từng bước trở thành nhà cung cấp dịch vụ kỹ thuật dầu khí chuyên nghiệp, thỏa mãn mọi nhu cầu của khách hàng và các nhà thầu dầu khí trong nước và khu vực. Tiêu biểu trong những năm qua, XNCĐ đã tham gia lắp đặt và hiệu chỉnh hệ thống cung cấp năng lượng của công trình RP-2 và các giàn nhẹ RC3, RC4, RC5, RC Đồi Mồi, BK 14; BK 15, Gấu Trắng, Thỏ Trắng…; chế tạo MCC cho hệ thống bơm rửa trên giàn RC Đồi Mồi; sửa chữa động cơ cao thế công suất 2.2 MW cho giàn Đại Hùng; vận hành hệ thống năng lượng cho các giàn khai thác của JOC Cửu Long, Hoàn Vũ và công trình thu gom khí vòm Bắc, Cá Ngừ Vàng… và nhiều công trình quan trọng khác.
Đối với các hoạt động trên bờ, Vietsovpetro đã xây dựng được hệ thống căn cứ dịch vụ dầu khí tổng hợp hoàn chỉnh, hiện đại phục vụ cho các khâu trong chuỗi hoạt động tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí. Đội khoan gồm 5 giàn tự nâng và 2 trạm sửa giếng. Đội tàu dịch vụ và tàu công trình các loại gồm gần 30 chiếc cùng hệ thống cảng chuyên dùng với bờ cảng dài hơn 1.400m có khả năng tiếp nhận đồng thời 2 tàu với trọng tải 10.000 tấn và năng lực xếp dỡ hàng hóa thông qua cảng đạt 3 triệu tấn/năm.
Cảng Vietsovpetro là đầu mối quan trọng của Vietsovpetro trong công tác dịch vụ hàng biển. Cảng thuộc sự quản lý của Xí nghiệp Dịch vụ cảng và Cung ứng vật tư thiết bị (XNDV) có nhiệm vụ lưu giữ, cung cấp hàng hóa vật tư thiết bị ra các công trình biển và tiếp nhận toàn bộ hàng hóa từ các công trình biển về bờ phục vụ sản xuất của Vietsovpetro. Để tận dụng những tiềm năng hiện có, tăng nguồn thu cho Vietsovpetro, từ năm 1991 đến nay, XNDV đã phát triển và không ngừng đẩy mạnh công tác dịch vụ cảng cho các tổ chức kinh tế ngoài Vietsovpetro, mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Sau 36 năm xây dựng và phát triển, Vietsovpetro hiện có cơ cấu tổ chức gồm bộ máy điều hành với 18 phòng, ban chức năng, 16 đơn vị thành viên và một số ban quản lý dự án với đội ngũ lao động quốc tế. Hiện Vietsovpetro có trên 7.000 cán bộ khoa học, kỹ thuật, quản lý và công nhân có trình độ chuyên môn cao, đủ năng lực đảm đương toàn bộ từ khâu hoạt động địa chấn, tìm kiếm thăm dò; đóng mới, chế tạo và lắp đặt giàn khoan đến phát triển mỏ, khai thác dầu khí và xuất khẩu dầu thô, không chỉ cho riêng Vietsovpetro, mà còn có khả năng cung cấp dịch vụ ngoài cho các công ty dầu khí khác trong và ngoài nước.
 
Với kinh nghiệm và nguồn lực sẵn có, Vietsovpetro có đủ năng lực thực hiện tất cả các dự án về dầu khí trên lãnh thổ Việt Nam, Liên bang Nga và các nước thứ ba, đặc biệt là các dự án lớn - cần kết hợp nhiều ngành, nhiều lĩnh vực và nguồn lực lớn. Liên doanh đã và đang hợp tác với nhiều công ty dầu khí trong nước và quốc tế để cung cấp các loại hình dịch vụ chất lượng cao trong các lĩnh vực như: nghiên cứu, thăm dò và khai thác mỏ; thiết kế, chế tạo, lắp đặt các công trình dầu khí biển; khảo sát và sửa chữa các công trình khai thác dầu khí; vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng (O&M) các công trình dầu khí, thiết bị năng lượng; khoan, sửa chữa giếng khoan; đo địa chấn và địa vật lý các giếng khoan; thu gom và vận chuyển khí, vận hành, bảo dưỡng các giàn nén khí;… Cùng các dịch vụ vận tải biển và công tác lặn; phòng, chống và thu gom dầu tràn; dịch vụ cảng và cung ứng vật tư thiết bị; phân tích thí nghiệm; mô hình vỉa; vận tải ôtô, vận tải siêu trường siêu trọng…
Đến nay, Vietsovpetro đã khai thác trên 226 triệu tấn dầu thô từ Lô 09-1, thu gom và vận chuyển về bờ gần 32 tỉ m3 khí đồng hành, doanh thu bán dầu đạt gần 77 tỉ USD, nộp ngân sách Nhà nước và lợi nhuận phía Việt Nam gần 48 tỉ USD, lợi nhuận phía Liên bang Nga gần 11 tỉ USD.
Kết quả hoạt động Vietsovpetro đã khẳng định sự hợp tác có hiệu quả giữa hai nước Việt Nam và Liên bang Nga trong lĩnh vực kinh tế. Đồng thời, hoạt động của tập thể lao động quốc tế trong Vietsovpetro đã góp phần giữ gìn, vun đắp tình hữu nghị quốc tế trong sáng giữa nhân dân Việt Nam với nhân dân Liên Xô (trước đây) cũng như Liên bang Nga và các nước SNG (hiện nay).
Vietsovpetro cũng là đối tác tin cậy của nhiều bạn hàng, nhiều công ty dầu khí hàng đầu thế giới. Những thành quả đạt được của Vietsovpetro đã từng bước khẳng định uy tín và thương hiệu, tạo điều kiện thuận lợi để mở rộng phạm vi hoạt động, vươn ra thị trường dầu khí bên ngoài lãnh thổ Việt Nam.