据媒体报道，2012年3月，王立新在担任中石油党组纪检组组长期间，曾秘密前往广东，企图利用关系，“打捞”中石油昆仑天然气利用有限公司原总经理陶玉春。而陶玉春正是打开中石油腐败案的重要突破口。
2011年，国家审计署对中石油本部及所属14家单位进行审计后发现，中石油在会计核算和项目建设管理等方面存在不规范等问题，其中2011年7月进驻中石油昆仑天然气公司进行审查的审计署昆明特派办一共发现了24类问题。
2012年3月20日，中石油昆仑天然气原总经理陶玉春在深圳被中纪委带走调查，拉开了持续至今的中石油腐败大案序幕。
中石油反腐案正式进入公众视野，是在2013年下半年中石油领导骨干被“连锅端”之后。
2013年8月27日，国资委[微博]党委书记张毅内部通报了中石油集团副总经理李华林、中国石油副总裁兼长庆油田分公司总经理冉新权、中国石油总地质师兼勘探开发研究院院长王道富接受组织审查的信息。
就在这三人接受调查的前一天，中央纪委披露了中石油集团副总经理兼大庆油田有限责任公司总经理王永春涉嫌严重违纪、正接受组织调查的消息。
几天后，又一“重磅炸弹”袭来。同年9月1日，监察部网站发布消息，国务院国资委[微博]主任蒋洁敏涉嫌严重违纪，接受调查，成为十八大后首个受调查的中央委员。此时距蒋洁敏2013年3月辞去中石油集团董事长一职，不到6个月。
不断被卷入的官商
蒋洁敏的落马成为中石油腐败案的关键点。从履历上看，上述4位中石油落马高管与蒋洁敏均有交集。随着蒋洁敏等人的倒下，中石油内部在2013年和2014年又有中石油股份副总裁孙龙德、中石油总会计师温青山、中石油对外合作经理部总经理阎存章等人相继被查。中石油与一批政府官员之间的利益关系也随之曝出。
2013年6月，曾任四川省副省长的郭永祥被带走调查，在石油领域“纵横”26年的郭永祥与陶玉春、李华林、蒋洁敏等均曾经任职于中石油胜利油田，有报道称，“同属胜利油田系”的郭永祥曾帮蒋洁敏“牵线”，后又协助蒋洁敏上位。
2014年2月被带走调查的海南省副省长冀文林，在四川任职期间曾是郭永祥下属并与李华林私交甚好，在其任职海南期间，曾与中石油有多个项目合作，包括昆仑能源投资2.5亿元建设海口市环保公交等。
2014年全国两会前被撤销政协委员资格的全国工商联原副主席刘迎霞也被曝出与蒋洁敏有往来，并推动全国工商联城市基础设施基金与中石油旗下昆仑能源的合作。
2014年4月12日，中纪委公布的成都市委组织部长赵苗也曾在四川石油管理局工作20多年，有报道称，其被调查与四川明星电缆股份有限公司董事长李广元检举有关。
明星电缆正是因中石油案被牵出的一系列“业务伙伴”中的一员，报道称在郭永祥的帮助下，2004年还未正式建成投产的明星电缆就被四川省科技厅认定为高新技术企业，并很快获得当地石油系统的多个订单，中石油的收入占公司全部收入的1/3以上。
此后，靠非法手段包揽众多“两桶油”炼化项目，被称为中石油“寄生公司”的惠生工程；曾高调宣布拿下8000座加油站管理系统项目的北京中旭阳光能源科技股份有限公司等企业也相继曝光，华邦嵩、周滨等相关负责人也接受调查。