深层油气重点实验室成立于2018年，依托国家“双一流”建设学科-地质资源与地质工程，在山东省油藏地质重点实验室基础上，整合CNPC物探实验室、测井实验室、盆地构造与油气成藏重点实验室、油藏描述重点实验室、油气储层重点实验室等华东分室以及山东省高校盆地分析与油气储层地质重点实验室、复杂储层测井新技术重点实验室和中海油田服务股份有限公司－中国石油大学（华东）声学测井联合实验室等相关资源组建的。

经过“211工程”和“985”创新平台的建设以及三大石油公司的资助，本实验室拥有各类设备3100余台套，仪器设备原值总额2亿元。其中，大型仪器设备和各种分析化验设施及配套设备80余台（套），包括大尺度工业CT、聚焦离子束/电子束双束系统（FIB）、高分辨率团簇同位素质谱仪、微区原位同位素质谱仪、热电离质谱仪、激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪、场发射扫描电镜、高分辨激光共焦显微拉曼光谱仪、高温高压岩石物理实验模拟系统、高温高压成岩物理模拟装置、高温高压核磁共振分析系统、多井模拟实验系统、多井模型定位系统、激光拉曼光谱仪、微机控制电液伺服岩石三轴试验机、剩余油形成机理装置、油气动态成藏模拟装置、储层非均质模拟实验装置及高速地质透视仪等。此外，实验室还根据科研需要自主研发了20多台套实验设备。

近5年，实验室获批国家自然科学基金创新研究群体、国家重点研发计划、国家自然科学基金重大项目、重点项目，国家973项目及课题、863课题、国家油气重大专项、中科院先导课题等20余项，其他国家级科研项目300余项。发表高水平学术文章1046篇，其中SCI论文361篇，EI收录论文685篇，学术专著13项。获国家科技进步奖3项，省部级科技成果一等奖12项，二等奖15项，中国专利优秀奖1项，获批国家发明专利215件。

  实验室建设以面向国家能源战略目标和油气科技战略目标，围绕“服务国家油气能源战略”，重点开展“深层油气地学理论创新”和“深层油气探测重大技术”研究，建成“提升油气地学人才培养质量”和“提升一流学科建设发展内涵”的研发中心和创新平台，为国民经济建设和国家油气能源战略安全保障服务。