玉门油矿解放后，仍沿用了“中国石油公司甘青分公司”的名称。1950年8月4日，结束军事管制，正式成立了玉门矿务局，燃料部任命杨拯民为局长。

玉门矿务局一成立，就面临着非常严峻的国际形势。美帝国主义悍然发动了侵朝战争，并将战火烧到了鸭绿江边，中国人民志愿军援朝在即。在1950年到1952年间，随着勘探效果的提高，油田增加生产井30口。1950年油矿平均日产原油264吨，到1952年平均日产达388吨。3年共生产原油37.54万吨，是玉门油矿1939年至1949年11年原油总产量的73.49%。与此同时，炼油能力也大为增强，到1952年汽油的生产能力达到4.9万吨、煤油1.66万吨，于1949年相比，分别提高了3倍和4倍。1952年5月11日，是玉门油矿培养的第一批女司机25人，驾驶油罐车，将玉门油品送达兰州。这是解放玉门石油正式东运的开端。

1953年，在新中国国民经济经理了三年恢复期后，中国社会主义建设开始进入有计划的建设阶段，并开始执行第一个五年计划。这个五年计划的主要任务是：集中全国主要力量，建设156个重点大型项目，以此来奠定中国社会主义工业化基础。玉门油矿列入156个重点项目之中。

在当时的国民经济建设中，石油工业是最为薄弱的环节。1952年石油产量大体只能满足需要的四分之一，进口石油所花外汇上升至井口产品的第一位。

1953年，在酒西盆地南部老君庙背斜带上的石油沟构造，经勘探证实很有希望，石油总局决定让玉门矿务局早日开始勘探。经过1953年和1954年两年的详探，证实了石油沟是一个储量丰富的油田。

1954年，李德生调回玉门矿务局任总地质师，他将酒泉西部盆地划分为4个二级构造带：（1）老君庙背斜带；（2）中央向斜带；（3）白杨河单斜带；（4）青西向斜带，并制定了区域勘探的计划。1956年12月12日，白杨河构造的3口探井全部试采出工业油流，由此白杨河油田诞生。

1956年，在酒西盆地西南部的鸭儿峡北部隆起上，发现了一个上下叠置的复合油藏。1957年元年，鸭1井完井后至M油层试油，获得工业油流，从而发现了鸭儿峡油田。

在“一五计划”短短的几年时间里，玉门油矿在地质勘探上获得了重大突破，相继发现了3个油田，使原油产量猛增。1957年，玉门的油矿产量达到75.54万吨，占全国当年原油产量的87.78%。在当时“大跃进”的背景下，1958年玉门油矿的原产量达到100万吨，1959年更是达到了140万吨，这是玉门油矿的巅峰时期。在1953年至1957年的“一五计划”期间，玉门共产原油223万吨，为共和国做出巨大贡献。

1954年12月27日，老君庙油田开始注水试验，这是中国油田开发历史上一个重要的里程碑，为后天大庆油田等特大型油田的长期高产稳产提供了丰富的经验。

与此同时，玉门油矿的建设，也得到了飞速的发展。

玉门成为一座名副其实的油城。

1957年10月8日，新华社从兰州发出电讯宣告：中国第一个天然石油基地，在玉门油矿基本建成。

玉门油田建成中国第一个天然石油基地后，就立即担负起了“三大四出”（大学校，大试验田，大研究所；出人才，出技术，出经验，出设备）的使命，充分发挥了石油工业摇篮的作用。

第一次全国石油工业会议结束后，人们把河西走廊的酒东盆地、潮水盆地、民和盆地和陕北盆地，作为勘探重点。

为了便于就近指挥，中央燃料工业部和石油管理总局决定，将西北石油管理局的机关设在兰州。

1951年5月20日下午，西管局局务会议决定，派高级技术人员赴陕北加快勘探工作。1951年8月1日，西北石油管理局又作出决定，在未来一段时间，将勘探重点放在陕北。鉴于此，西北石油管理局又一次搬迁至西安。

随后，17个地质、测量、重力队开进陕北，这是建国后首次在陕北地区开展的较大规模的石油勘探行动。限于当时的技术条件，经过3年的地质勘探，没有明显的含油气构造。1954年3月，石油管理总局在西安召开全国石油会议，鉴于陕北勘探成效不大，决定陕北勘探力量向西部转移。