近30年来，全球海洋深水区已成为油气勘探开发的热点和油气增储上产的亮点，中国在此领域也取得了重大突破，因此，总结中国海域深水区油气勘探及成藏研究进展具有承前启后的意义。中国海域深水含油气盆地主要位于南海北部陆缘的珠江口盆地及琼东南盆地，已发现了荔湾3-1、陵水17-2、崖城13-1等多个大中型深水气田，深水油气勘探领域从浅水陆架、深水陆坡过渡区到深海区，勘探层系从浅层到深浅层叠合，勘探首选目标由构造圈闭到岩性圈闭。南海北部陆缘大型拆离作用控制了深水盆地宽大凹陷的形成和演化，发育了陆缘深水区始新世湖相、渐新世海陆过渡相和渐新世—中新世海相3套烃源岩；陆缘岩石圈强烈薄化带控制了珠江口盆地白云深水区与琼东南盆地深水区，分别发育陆架边缘三角洲—深水扇及大型中央峡谷水道沉积体系，高变地温控制凹陷烃源岩快速生烃；上述3套烃源岩与多类型储集体之间由断层、泥底辟构造等不同输导系统构成了4种油气成藏模式，分别为白云凹陷深水区陆架边缘三角洲深水扇断裂成藏模式、琼东南盆地深水区大型轴向峡谷水道底辟油气成藏模式、低凸起披覆成藏模式及古潜山成藏模式。目前，中国南海北部深水区油气勘探依然面临一些关键瓶颈问题与挑战，主要有主烃源岩分布特征不明，大型构造圈闭缺乏，成藏层系单一和储层条件复杂，尤其是由于深水区高地温引起储层成岩演化程度高，极大地影响了储层的品质。因此，良好的源储匹配、优质储层分布、高效疏导体系与隐蔽圈闭预测是下一步深水区油气勘探的主要挑战。