如果说20世纪的最后一个十年，中国的石化行业还在国际化的道路上摸索前进；那么进入21世纪后的十来年中，跨国公司大规模进入中国的同时，中国企业及产品也遍布了全球，日益成为国际石化舞台上耀眼的星辰。
2002年开始，我国按照加入世贸组织的承诺，削减了化工产品的进口关税，从而引起化工产品进口量的大幅增加。与此同时，国内石化行业中“老外”的身影也越来越多。2010年，在石油和化工领域，有5232家外商企业在华投资，总投资额为1035亿元，比2005年增长了54.7%。
即使在目前全球经济极其困难的情况下，跨国化工公司仍然把中国作为投资的首选。就在今年1～4月，陶氏化学、美国杜邦公司、德国赢创德固赛、林德气体（香港）有限公司等5家跨国化工巨头纷纷落户四川，建立分公司或投资战略性新兴产业。许多跨国化工企业还在不断加强中国总部的研发力量，在中国设立了一个或多个相当规模的中国研发中心，有些已升级为亚太研发中心甚至跃升为全球研发中心。
跨国化工企业的进驻，带来了优质的产品，更带来了先进的技术和管理理念，这对我国石化产业升级发挥了重要作用。如生产不含甲醛的聚酯技术，就是巴斯夫带进来的。降低关税后，国外产品的进入促进了我国化工行业提高产品质量、更新技术。在激烈竞争中生存下来的企业，尤其是民营企业，大多是引进了新技术，然后根据自身的实际情况进行了创新，才能够在市场经济的大潮中勇立潮头。
十年间，我国石化企业走出国门的步伐也越来越大。从农药、化肥、原料药、大宗化学品等基础化工产品到子午胎等高端产品都在国际市场上拼出了广阔的市场空间，以中石油、中石化、中国海油等大型央企为龙头的中国石油化工企业已经跨出国门积极寻求能源资源和市场，在企业并购的大潮中斩获颇丰。
过去几年间，中国企业的海外油气产量增速远远高于国外大石油公司的增长水平。截至2011年，我国海外油气权益产量首次迈上8000万吨的平台，产量突破8500万吨油当量，三大油企目前的海外业务已经涉及全球50多个国家和地区。与之同行的是国内地球物理勘探、钻井、测井、工程建设等各种类型的石油专业技术服务队伍，他们相继跨出国门，参与国际石油市场各个专业领域的竞争，创出了“东方物探”、“长城钻井”等一批国际品牌。
实力大大增强的石油化工企业到国外建厂的积极性也越来越高。2007年4月，由中石油华东设计院作为总体设计、首次全面采用国际通用标准设计的阿尔及利亚SORALCHIN炼油厂建成投产，这是中国石油企业在海外自主设计并建设的第一家炼油厂。随后，2009年、2010年、2012年，中石油、中石化相继获得在哥斯达黎加、古巴和沙特的炼油厂建设项目。在轮胎行业，到目前为止，我国已有5家轮胎企业在东南亚等地建设轮胎厂，而且这些企业已经形成示范效应。
在国际并购大潮中，中国企业也已经是重要的出牌者。2007年9月，中国化工集团与美国最大的私募基金黑石集团达成协议，开创了央企引进境外投资的先河。2010年，三大石油公司海外并购金额超过300亿美元，创历史新高，占同期全球上游并购总额的20%。2011年，中国化工集团公司全资子公司——中国化工农化总公司以24亿美元的价值，完成了对国际领先的非专利农药生产商以色列马克西姆——阿甘公司的收购。
除了央企、国企，其他所有制企业走出国门也创造了一个又一个突破。2011年，烟台万华聚氨酯股份有限公司斥资12.6亿欧元成功并购匈牙利Borsodchem公司，在海外拥有了年产24万吨MDI、25万吨TDI、40万吨PVC和3000多名外籍员工的生产基地，被《国际金融评论》评为年度最佳重组交易；2011年7月，汪和罗石油公司收购了美国页岩气项目，这是中国民企首次进入北美油气领域；新疆广汇实业股份有限公司铺设的哈萨克斯坦到中国的输气管线，于2011年6月破土动工，这是中国首条由民营企业投资的跨国能源通道。
目前，我国的石化行业“走出去”战略，已经从氮肥、磷肥等产品的单一出口，延伸至出口新技术、新产品、新服务，在海外建新厂，再到理念的输出。石化行业今天所做的努力，正是为未来建成石化强国打下坚实的基础。
