石油館由中國石油天然氣集團公司、中國石油化工集團公司、中國海洋石油總公司聯合投資建設的企業館。石油館以『石油，延伸城市夢想』為主題，通過奇幻的內容與聲、光、電、三維影像等共同打造體驗效果，讓觀眾經歷一次充滿奇幻色彩的時空之旅；在震撼和驚嘆中，了解石油及其給人類文明進步和城市發展作出的重要貢獻，了解三家石油公司的人文精神、社會責任和未來發展。

　　石油館的建築外形被喻為『油立方』，寓意『地下儲油岩層』，象征著石油和天然氣是人類社會的主要能源，在綠色生活、低碳經濟中承擔重要責任。石油館四面采用了PC板材結合LED背景光源作為建築外表皮，面積達到3600平方米。這是國內首創采用如此大面積的異形PC板材作為建築外表皮，也是國內首次運用如此大面積的LED背景光源。

　　石油館造型簡潔、大氣、穩重、極富時代感和行業特色。外牆上下由縱橫的油氣管道交錯編織，象征著石油石化行業蓬勃向上，持續發展的美好願景，預示著石油石化行業與未來城市、美好生活密不可分的關系。建築材料采用新型綠色石油衍生品，探索石油石化產品的廣泛用途。夜幕下，展館將呈現出晶瑩剔透、七彩動感、美輪美奐、異彩紛呈的光影效果。

　　石油館空間布局分為預展區、主展區和尾展區三部分，以不同方式講述了石油億萬年間的演化、對人類歷史和城市發展的作用和未來的美好願景。預展區通過形象直觀的場景體驗，趣味深邃的數字呈現，迅速拉近參觀者與石油的距離，走進石油創造的七彩斑斕的現代生活。主展區用4D電影《石油夢想》講述關於石油前世今生的故事，幽默地想象了人類失去石油的尷尬景象。影片帶領參觀者穿越數億年的時空之旅，探尋生命之源。尾展區以『石油之火點燃七彩生活』為主題，理性地闡釋了靠科技進步，石油在低碳經濟時代仍然延伸人類綠色生活的城市夢想。