从1957年开始，中国依靠自己的力量，对塔里木盆地进行勘探，新中国培养出的第一批勘探技术人员走向塔里木。
他们当中，年龄最大的只有28岁，而且装备非常简陋。地质队员使用的是地质榔头、罗盘、经纬仪、水准仪和平板仪等。钻探使用的的装备有瑞典产的钻机和苏联产的乌德钻机、伯乌钻机。
中国石油人使用这些比发达国家石油公司落后半个世纪的技术装备，面对的是被外国人视为勘探禁区的南天山，他们进行了艰苦卓绝的油气勘探。
1958年8月，南天山山区下了场百年不遇的大暴雨，暴发的山洪将库车县城冲毁。
8月18日，有5名年轻的地质队员在南天山山区吐格尔明、依奇克里克、喀拉玉尔滚遭遇洪水而牺牲。
在吐格尔勘探的李乃君和杨秀龙遇见洪水冲来的时候，他们躲在山壁的一处岩石下，看见洪水迅速上涨，他俩首先想到辛辛苦苦填写好的数据资料的安全。
杨秀龙脱下棉衣裹好资料，塞进岩石缝隙里。洪水将他们俩脚下的岩壁冲塌了，两个人被洪水卷走。
在喀拉玉尔滚工作的周正淦发现他们正填写的地质地形图被暴风雨卷走，他从避雨的山崖下冲出，奋力追赶图纸，不慎让洪水卷走。
这5名年轻的地质队员，最大的24岁，最小的才19岁。后来，人们在南天山的一处石壁上刻下烈士的名字。
5名烈士牺牲后的一个月，一部轻型钻机被1436钻井队用人拉肩扛的方式搬迁到南天山山区的依奇克里奇1号探井的井位上。
这是牺牲的戴健、李越人生前所在的114地质队勘探过的地方，他们曾用两年时间对这个含油气构造进行普查和详查细测，并提出进行钻探的建议。
10月9日，第一个油田依奇克里克油田的1号井出油，日产原油140多立方米。这是塔里木盆地油气勘探史上第一口获得工业油气流的探井。
依奇克里克油田的发现具有重大意义，由此，塔里木盆地蕴藏丰富的油气资源初步得到证实。
油气勘探获得初步突破，而且是中国石油人完全依靠自己的力量实现这一突破的。
勘探队伍逐渐由南天山向西转移，经帕米尔高原，来到昆仑山前。
1977年5月17日，昆仑山前的柯克亚1号井喷出高产油气流。初期日产油1300多立方米，天然气260万立方米。
又过了一年半时间，同在柯克亚这块地方，柯10号井也发生井喷，初期日产油2540立方米，天然气200万立方米。
1978年，石油部组织塔里木盆地勘探会战，派出由副部长李敬挂帅的南疆会战领导小组，到昆仑山下一线指挥。
1979年7月，石油部长宋振明率队到塔里木探区调研，他乘车翻越天山，沿南天山山前一路考察，走了一个马蹄形，20多天后来到昆仑山下的柯克亚油气田。
当时，宋振明面对塔里木盆地，说出一个令人难堪却又不得不承认的现实：
不是塔里木盆地没有油，而是我们的装备和技术手段太原始，太落后！
1982年，石油部决定，引进美国的勘探技术，对塔里木盆地进行大规模的地球物理勘探。与美国地球物理服务公司签订了合作开展塔里木盆地地球物理勘探合同。准备工作到1983年5月底全部完成。
随后，3支中美合作地震队从塔里木盆地北部渡过塔里木河向沙漠腹地进发。
到1986年，完成了对塔克拉玛干沙漠南北穿越13次，东西穿越9次，完成地震沿线1.6万公里，重力测线3.1万公里。证实了塔里木盆地“三隆四坳”的构造格局，发现了200多个有利构造圈闭，特别是在沙漠腹地发现了3个上千平方公里的巨型构造，提供可供钻探的井位71口。
1988年10月11日，位于轮台县城以南约50公里的轮南2井钻达井深5221米时完钻。
11月8日试油，用19毫米油嘴试产，获日产原油682立方米，天然气11万立方米。
12月上旬，中国石油天然气总公司党组召开会议，讨论关于加快塔里木盆地油气勘探的议题，决定在1989年增加勘探队伍，由总公司直接领导，组织一场高水平、高效益的石油勘探开发会战。
12月19日，党组书记、总经理王涛签发了中国石油天然气总公司呈送给党中央、国务院的《关于加快塔里木盆地油气勘探的报告》。
党中央、国务院很快批准了这个报告。
1989年4月10日，塔里木石油勘探开发指挥部在新疆库尔勒成立。中国石油天然气总公司副总经理周永康兼任首任指挥。
10月19日，位于塔克拉玛干沙漠腹地的塔中1井在中途测试中获得高产油气流，日产油576立方米，天然气34万立方米。
中国石油天然气总公司将关于塔中1井获高产油气流的简报呈送党中央、国务院。
江泽民阅后批示：
这确实是件大事，希望继续再做点细致工作，确实有把握做出科学的结论。发现这样的油田，真是雪中送炭。对整个国民经济无疑是一个极大的支持。
李鹏总理阅后批示：
谨向石油战线上的同志们表示热烈的祝贺！
1993年，在库车坳南缘的轮台凸起发现了牙哈凝析气田，探明油气当量为8118万吨。地质科研人员经过研究发现，这些巨大油气是从南天山山前的库车坳陷运移来的。
1995年，塔里木石油勘探开发指挥部提出了“四个并举”的勘探方针，即油气并举、克拉通盆地与前陆盆地的勘探并举、海相古生界与陆相中新生界的勘探并举、构造油气田与非构造油气田的勘探并举。
