中國石化已成為企業界綠色低碳轉型的倡導者與引領者。2011年8月，中國石化提出“建設世界一流能源化工公司”的發展目標，并同步將綠色低碳提升到公司發展戰略層面。
2012年5月，中國石化在央企中首家成立董事會社會責任管理委員會，專門監督公司安全環保、綠色低碳等社會責任工作的落實情況。
2012年6月，中國石化作為聯合國全球契約領跑成員，加入聯合國全球契約關注氣候倡議，成為可持續發展領域的典范企業。
2012年11月，中國石化在中國工業企業中首個發布《中國石油化工集團公司環境保護白皮書》并鄭重承諾：只要是環境保護需要花的錢一分不少，凡是不符合環境保護的事一件不做，如果是污染和破壞環境的效益一分不要，以實際行動落實全球契約提出的可持續發展目標。
2013年2月，在公司總部專門設立能源管理與環境保護部，統籌管理公司的環境保護與節能減排工作。
2013年4月，中國石化在國內首家自主研發的1號生物航煤試飛成功。
中國石化高度重視環保防控體系建設，2008年就已經分層次、分重點地建立了中國石化整體的環保應急預案及三級環保防控體系。同時繼續推進產業結構優化升級，以提高能效、降低資源和能源消耗為重點，努力形成“低投入、低消耗、低排放、高效率”的發展模式。
2011年8月，中國石化正式將綠色低碳引入公司發展戰略。致力于通過不斷的技術創新和技術應用，使生產過程的消耗和溫室氣體排放越來越低、對環境的傷害越來越小，并為社會提供綠色低碳、清潔環保、安全無污染的產品。同時持續推進能源結構調整，大力提高能效，發展地熱、生物柴油、生物燃料乙醇等低碳能源，優化能源結構，積極研發低碳技術，轉變生產、生活和消費方式，踐行低碳發展。
節約能源資源，是現階段減少二氧化碳排放最直接、最有效的手段。多年來，中國石化通過加強管理、應用節能新技術和設備、強化過程節能等手段，在生產經營規模不斷擴大的前提下，節能降耗工作仍取得了良好成效。2011年解約136萬噸標準煤，相當于減排二氧化碳335萬噸、植樹3000萬棵。同時，中石化在節水方面也取得顯著成效。2011年工業取水量下降1.95%，加工噸原油取水量降低7.69%。全年共節水1995 萬噸。
中國石化積極開發低碳能源，優化和完善能源結構，已基本形成包括技術開發、工業生產和產品銷售在內的較為完整的低碳能源業務產業鏈。中國石化計劃努力提高天然氣產量，積極發展煤層氣和頁巖氣，大力推進煤制天然氣項目，規?；_發地熱資源，加強中長期低碳戰略技術儲備，增強未來低碳發展能力。同時，重點研究開發減緩溫室氣體排放技術，包括節能和提高能效技術，可再生能源和新能源技術，二氧化碳和甲烷等溫室氣體的排放控制與處置利用技術，生物與工程固碳技術，煤炭、石油和天然氣清潔、高效開發和利用技術，二氧化碳捕集與封存技術，二氧化碳驅油技術，高純度二氧化碳化工綜合利用技術，利用微藻吸收二氧化碳制油技術等。
2013年7月30日，由聯合國全球契約中國網絡主辦的“生態文明•美麗家園”關注氣候中國峰會在北京召開。中國石化在會上表示，將開展“碧水藍天”環保行動，2013年至2015年三年間，計劃投入228.7億元，重點圍繞污染物總量減排和提標改造、揮發性有機污染物檢測與控制、異味治理及環境風險防控等方面，實施803個環保綜合整治項目。這是中國石化史上規模最大的環保治理行動，也是迄今為止中國企業一次性投入最密集、涉及范圍最大的環保專項治理行動。通過本次專項治理，中國石化將在全面完成國家下達“十二五”主要污染物治理減排目標責任書要求的基礎上，明顯改善區域環境質量，提升企業環境風險防控能力。
目前，中國石化已基本形成包括技術開發、工業生產和產品銷售在內的較為完整的低碳能源業務產業鏈。到2020 年，中國石化低碳能源將形成規?；a業，成為主營業務的有益補充，為公司可持續發展提供持續動力。
