2007年3月，为有效实施中国石化资源发展战略，中国石化调整油气勘探管理体制，由原南方勘探开发分公司和原中南分公司勘探研究、勘探管理及部分相关业务的人员整合重组成立了勘探南方分公司，隶属于勘探分公司。2008年5月，中国石化再次调整勘探管理体制，撤销勘探分公司，明确勘探南方分公司保持现有体制、规模、级别不变，为中国石化直属单位，归口油田勘探开发事业部管理。

勘探南方分公司全面负责中国石化南方新区风险勘探，承担中国石化“发展南方”资源战略重任。勘探对象包括海相中古生界地层和陆相中新生界地层，勘探领域分布在秦岭—大别—胶南造山带以南，自青藏高原至雪峰东缘的南方广大地区，勘查区块46个，总面积约17.9万平方千米，总资源量9.5万亿方。

勘探南方分公司引入现代企业管理方法，采用全过程的项目管理，勘探项目均以公开招投标方式，引进各油田的专业队伍进行施工和综合研究。目前已经建立了一套适应南方新区特点的勘探项目管理模式和运行机制，确保了勘探项目的顺利实施。

勘探南方分公司坚持理论创新和技术创新、管理创新，发现了我国海相新区目前规模最大、丰度最高的整装大气田－普光气田。在持续推进南方海相勘探过程中，不断加强基础地质研究和科技攻关，逐步形成了一套从沉积模式、储层发育到生烃模式、成藏机理为核心的海相勘探系列地质理论，形成了一套以复杂山地深层碳酸盐岩储层预测为核心的地震勘探技术系列和适应海相碳酸盐岩勘探特点的深井超深井钻井测试工程技术系列，为加快落实“川气东送”工程资源基础，扩大油气勘探成果奠定了坚实的发展基础。

勘探南方分公司紧紧围绕中国石化“发展南方”油气勘探战略，以油气资源为核心、勘探突破为重点、发现大中型油气田为目标，按照“勘探展开、勘探突破、勘探准备”三个层次部署和实施油气勘探工作，获得了丰厚的油气勘探成果。截止2010年底，勘探南方分公司在四川盆地获得天然气三级储量1.75万亿方。《海相深层碳酸盐岩天然气成藏机理、勘探技术与普光气田的发现》荣获国家科技进步一等奖。