據媒體報道，2012年3月，王立新在擔任中石油黨組紀檢組組長期間，曾秘密前往廣東，企圖利用關系，“打撈”中石油昆侖天然氣利用有限公司原總經理陶玉春。而陶玉春正是打開中石油腐敗案的重要突破口。
2011年，國家審計署對中石油本部及所屬14家單位進行審計后發現，中石油在會計核算和項目建設管理等方面存在不規范等問題，其中2011年7月進駐中石油昆侖天然氣公司進行審查的審計署昆明特派辦一共發現了24類問題。
2012年3月20日，中石油昆侖天然氣原總經理陶玉春在深圳被中紀委帶走調查，拉開了持續至今的中石油腐敗大案序幕。
中石油反腐案正式進入公眾視野，是在2013年下半年中石油領導骨干被“連鍋端”之后。
2013年8月27日，國資委[微博]黨委書記張毅內部通報了中石油集團副總經理李華林、中國石油副總裁兼長慶油田分公司總經理冉新權、中國石油總地質師兼勘探開發研究院院長王道富接受組織審查的信息。
就在這三人接受調查的前一天，中央紀委披露了中石油集團副總經理兼大慶油田有限責任公司總經理王永春涉嫌嚴重違紀、正接受組織調查的消息。
幾天后，又一“重磅炸彈”襲來。同年9月1日，監察部網站發布消息，國務院國資委[微博]主任蔣潔敏涉嫌嚴重違紀，接受調查，成為十八大后首個受調查的中央委員。此時距蔣潔敏2013年3月辭去中石油集團董事長一職，不到6個月。
不斷被卷入的官商
蔣潔敏的落馬成為中石油腐敗案的關鍵點。從履歷上看，上述4位中石油落馬高管與蔣潔敏均有交集。隨著蔣潔敏等人的倒下，中石油內部在2013年和2014年又有中石油股份副總裁孫龍德、中石油總會計師溫青山、中石油對外合作經理部總經理閻存章等人相繼被查。中石油與一批政府官員之間的利益關系也隨之曝出。
2013年6月，曾任四川省副省長的郭永祥被帶走調查，在石油領域“縱橫”26年的郭永祥與陶玉春、李華林、蔣潔敏等均曾經任職于中石油勝利油田，有報道稱，“同屬勝利油田系”的郭永祥曾幫蔣潔敏“牽線”，后又協助蔣潔敏上位。
2014年2月被帶走調查的海南省副省長冀文林，在四川任職期間曾是郭永祥下屬并與李華林私交甚好，在其任職海南期間，曾與中石油有多個項目合作，包括昆侖能源投資2.5億元建設海口市環保公交等。
2014年全國兩會前被撤銷政協委員資格的全國工商聯原副主席劉迎霞也被曝出與蔣潔敏有往來，并推動全國工商聯城市基礎設施基金與中石油旗下昆侖能源的合作。
2014年4月12日，中紀委公布的成都市委組織部長趙苗也曾在四川石油管理局工作20多年，有報道稱，其被調查與四川明星電纜股份有限公司董事長李廣元檢舉有關。
明星電纜正是因中石油案被牽出的一系列“業務伙伴”中的一員，報道稱在郭永祥的幫助下，2004年還未正式建成投產的明星電纜就被四川省科技廳認定為高新技術企業，并很快獲得當地石油系統的多個訂單，中石油的收入占公司全部收入的1/3以上。
此后，靠非法手段包攬眾多“兩桶油”煉化項目，被稱為中石油“寄生公司”的惠生工程；曾高調宣布拿下8000座加油站管理系統項目的北京中旭陽光能源科技股份有限公司等企業也相繼曝光，華邦嵩、周濱等相關負責人也接受調查。