如果评比对石油勘探开采贡献最大的国家，美国应拔得头筹。1861年，美国地质学家怀特提出了具有划时代意义的背斜聚集学说，指出油气主要聚集于背斜构造中，背斜褶皱的顶部是最佳油气勘探目标，为现代石油勘探奠定理论基础。21世纪，美国又创造性地结合了水力压裂和水平井，找到非常规油气开采的“密钥”。
从1859年埃德温德雷克在宾夕法尼亚州打下的第一口具有现代意义的油井算起，迄今美国已有漫长的166年石油勘探史，可分为煤油时代和汽油时代。
煤油时代
美国的煤油时代也是其石油工业的萌芽时期，时间跨度大致可从1859年延续到1900年。第一口油井诞生后的1862年，宾夕法尼亚州原油产量已超过41万吨。
美国内战结束后，大量人口拥向西部，石油工业也随之扩展到西部，1878年~1901年，俄亥俄州、印第安纳州、堪萨斯州、得克萨斯州、俄克拉何马州、路易斯安那州先后找到油气田。尤其是1901年，得克萨斯州找到的纺锤顶油田从347米深处的地层开采出1万吨/日的原油，被视为美国现代石油工业的起点。
几年后，俄亥俄州、加利福尼亚州、俄克拉何马州先后成为重要石油产地。与此同时，与石油相关的运输产业开始启动。1863年宾夕法尼亚州第一条石油管道投运，1864年开始使用井下炸药压裂含油砂层。
汽油时代
1900年后，随着内燃机的兴起和汽车在美国的推广，汽油时代来临。1911年，美国在册汽车数量为66.7万辆，石油需求暴涨。1913年，海湾石油公司在匹兹堡开设第一座加油站。1909年，夏普—休斯双牙轮钻头获得专利。钻头的发展大幅提高了钻井效率。1917年~1920年，石油大发现仍在继续，美国相继在得克萨斯州北部发现Roaring Ranger油田，在加利福尼亚州发现Huntington Beach油田等。在此期间，美国还成立了不少知名石油协会，如1917年的美国石油地质学家协会（AAPG），1919年的美国石油学会（API）。1921年，俄克拉何马城附近首次进行地震仪地质实验，有助于了解地下构造。
两次世界大战进一步成就了美国在石油行业的地位，美国的石油勘探开发力量开始遍布全球。但随着其他国家石油产量的增加，美国原油产量却在不断下降。1954年前，美国原油年产量曾占世界总产量的60%以上，1963年还超过50%，但之后美国原油产量在世界总产量中占比逐渐降低，1970年达到4.8亿吨的峰值后，开始缓慢下降，这个过程持续了7年。1977年～1985年，由于油价上升，美国原油产量降速趋缓，产量有所回升，至1985年已接近4.5亿吨。但1986年油价骤降，其产量也随之下滑，到1992年美国原油产量已比1985年低20%。
页岩革命改变全球能源市场格局
与此同时，第三次石油科技革命向纵深发展，以信息技术为主要特征，涌现了无数的新概念、新理论、新工艺、新方法，如高分辨率地震、三维地震、四维地震、处理解释一体化、三维可视化、层析成像、核磁测井等，都提高了美国石油勘探开发的能力，也最终成就了页岩油气的成功开发。2006年，海恩斯维尔页岩区水平井钻井和水力压裂取得巨大成功，并由此引发页岩革命。
美国曾是全球第一大能源进口国，因为页岩革命，一跃成为能源出口国。2008年，鹰滩页岩区开始生产。2010年后，美国先后实现页岩气、页岩油的大规模量产。2016年，美国成为天然气净出口国。2018年，美国首次成为石油净出口国。美国能源信息署（EIA）数据显示，页岩油贡献了美国逾2/3的产量，仅二叠纪盆地日产原油就高达600万桶。
美国页岩革命改变了全球能源市场格局。2009年，美国首次取代俄罗斯成为最大天然气生产国，2017年超越沙特成为最大石油生产国，并已连续7年保持全球最大产油国的地位。