中国石油的直属部门主要包括以下几类：
专业公司（副部级单位）
勘探与生产分公司
炼油与化工分公司
销售分公司
天然气与管道分公司
工程技术分公司
工程建设分公司
装备制造分公司
油气田企业
塔里木油田分公司
青海油田分公司
新疆油田分公司
中油勘探开发有限公司
中石油煤层气有限责任公司
大庆油田有限责任公司
辽河油田分公司
西南油气田分公司
长庆油田分公司
吐哈油田分公司
冀东油田分公司
吉林油田分公司
华北油田分公司
大港油田分公司
玉门油田分公司
浙江油田分公司
天然气勘探开发公司
阿姆河天然气公司
南美公司
尼罗河公司
哈萨克斯坦公司
南方石油勘探开发有限责任公司
炼化企业
大庆石化分公司
吉林石化分公司
抚顺石化分公司
辽阳石化分公司
兰州石化分公司
乌鲁木齐石化分公司
宁夏石化分公司
独山子石油化工总厂
大庆炼化分公司
大连石化分公司
锦州石化分公司
锦西石化分公司
哈尔滨石化分公司
前郭石化分公司
大港石化分公司
华北石化分公司
呼和浩特石化分公司
辽河石化分公司
长庆石化分公司
克拉玛依石化分公司
庆阳石化分公司
宁夏炼化分公司
广西石化分公司
大连西太平洋石油化工有限公司
四川石化有限责任公司
中石油东北炼化工程有限公司
华东化工销售分公司
华北化工销售分公司
这些部门涵盖了石油行业的各个环节，从上游的勘探与生产，到中游的炼油与化工，再到下游的销售和天然气管道，以及相关的工程建设和装备制造等。
