Эти отрасли топливно-энергетического комплекса подразделяются на две подотрасли: нефте- и газодобыча, нефте- и газопереработка. Наибольшее развитие в Казахстане получили добывающие подотрасли.
Первый фонтан нефти на территории Казахстана ударил в 1899 г. на разведочной площадке Карашунгул, затем были введены в эксплуатацию два нефтепромысла - Доссор (1911г.) и Макат (1915 г.). Все три месторождения находятся на юго-западе республики в Атырауской области. ;
До 1965 г. добыча нефти велась только в Ембинском бассейне на многочисленных маломощных месторождениях, чему способствовало выгодное географическое положение Ембинского нефтеносного района и высокое качество нефти.
Несмотря на трудности в восстановительный период народного хозяйства после гражданской войны, в 20-е годы началось строительство железной дороги Александров-Гай-Емба, в 1935г. была сдана в эксплуатацию линия Атырау - Орск, в 1935 г. - Атырау - Кандыагаш, что позволило связать Ембинский район с промышленными центрами. Особенно возросла роль Ембинского бассейна в годы Отечественной войны в связи с временным выходом из строя нефтеперерабатывающих районов Северного Кавказа. Так, за 1941-1945 гг. в Ембинском бассейне было добыть столько нефти, сколько за 10 предыдущих лет.
Однако после войны резко снизился темп роста добычи нефти в результате маломощности месторождений. Между тем рост автомобилестроения самолетостроения, морского и речного транспорта, парка тракторов хозяйственных машин, необходимость экспорта требовали непрерывное добычи и переработки нефти.
Ввод в промышленную разработку крупных нефтяных месторождений на Мангышлаке привел к существенным сдвигам в темпах развития и размещения нефтедобывающей промышленности республики.
По запасам нефти Казахстан на 13 месте в мире, а по объему добычи сейчас на 26 месте, хотя может выйти на 6 место в мире.
Если в 1965г. на Мангышлаке добывалось только 32% нефти республики, то в 1975 г. доля Мангышлака в общереспубликанской добыче нефти превысила 88%. Плотность нефти на Мангышлаке довольно высокая, что дает возможность увеличить фонтанную добычу при относительно низкой себестоимости добычи и низких удельных капитальных вложениях на прирост запасов нефти.
В настоящее время казахстанская нефть в основном вывозится за пределы республики в непереработанном виде, а в Казахстан завозится большое количество нефтепродуктов. Это выдвигает проблему обоснования выбора рациональной схемы транспортировки и переработки нефти.
Большие запасы и благоприятные технико-экономические показатели добычи нефти в Республике позволяют резко увеличить объем ее добычи при этом нужно решить и обосновать две проблемы: первая, если начать развивать Развитие Мангышлака как сырьевого района, то нужно сформировать строительство мощного нефтепровода в регионы переработки — нужно изменить схему размещения переработки Мангышлак- переработки сырой нефти на месте добычи, что практически выгоднее, чем вывоз сырой нефти и завоз нефтепродуктов.
Решение второго варианта развития нефтяной промышленности Казахстана требует огромных инвестиций с привлечением иностранного капитала. В связи с этим были созданы Атырауская и Мангыстауская свободные экономические зоны (СЭЗ), а также крупные совместные предприятия (СП) по добыче и переработке углеводородного сырья совместно с иностранными компаниями, такие как Карашаганакская нефтяная компания и «Тенгиз- шевройл». Последний имеет многопрофильный характер деятельности.
Важными проблемами нефтедобычи являются: совершенствование эксплуатации нефтяных скважин и внедрение прогрессивной технологии нефтедобычи; ускорение освоения новых месторождений на полуострове Бузачи и другие.
По результатам космических съемок и проведенных наземных исследований, запасы нефти на северном шельфе Каспийского моря составляют 3-3,5 млрд.т, газа 2-2,5 трлн. куб.м. Ныне в республике функционируют следующие крупнейшие нефтегазовые месторождения: Тенгизское, Карашаганакское, Узенское и др.
Месторождение Карашаганак открыто в 1979г. в Западно-Казахстанской области на площади в 450 кв. км и является одним из крупнейших в мире. Запасы Карашаганака составляют 21,3 трлн. куб. м газа, 644 млн.т газового конденсата и 189 млн.т нефти. Переработка углеводородного сырья Карашаганака осуществляется в Оренбурге. Главная проблема развития этого месторождения - это транспортировка и переработка сырья, а также конкуренция за потребителя со стороны более обустроенных месторождений Туркмении, России и Узбекистана.