中国石油的第一次油田顶部注气开始于玉门油田。1953年底，玉门油田在老君庙建成了中国第一个注气试验场。
中国石油第一支修井队伍首建于玉门油田。1949年玉门油矿组建了一支修井队，从事一些简单的换井口、加深采油管柱、清蜡、热洗等工作。1950年，油田成立井下作业大队，主要从事冲砂、抽汲、热洗等修井措施。
1957年4月1日，正式成立石油工业部玉门设计院。中国石油第一个油田建设设计机构在玉门油田诞生。
1954年初，在苏联专家的建议和帮助下，玉门油田成功试验了清水代替钻井液快速钻井方法，开创了中国石油清水钻井的先河。
中国第一口注水井诞生在玉门油田。1954年12月27日，玉门油田老君庙采油厂在M-27井正式开始油田注水试验工作，标志着玉门油田进入了一个新的开发时期。
中国石油的第一部油井管理史首建于玉门油田。1954年，玉门油田为了进一步强化油井管理工作，决定建立油井管理史。
中国第一口定向井诞生在玉门油田。1955年7月16日，为探查老君庙构造L、M层的含油情况及油水边界，由玉门矿务局钻井公司承钻的定向井C-215井正式开钻。1956年7月9日C-215井正式完井，并达到钻探目的。
1955年，玉门油田为达到外运原油含水率控制在2%以下的质量标准，引进了我国第一套原油电脱水处理装置，同年10月建成，1956年1月投入生产。
中国第一支女子测量队建立在玉门油田。1954年4月，一群二十岁左右的温州姑娘组建了新中国第一支“三八”女子测量队，活跃在西北的茫茫大漠中。她们屡建奇功，被团中央授予“先锋青年突击队”等称号，她们的代表黄金洪受到党和国家领导人的亲切接见。
1956年10月，中国科学院菌种保藏委员会与石油工业部联合组成的细菌勘探队，在玉门油田进行了我国首次利用细菌勘探石油的试验。
1956年发现的玉门油田鸭儿峡油田，是中国第一个复式油田和深井油田，1958年7月正式投入开发。
开发于1959年的玉门油田白杨河油田是中国第一个底水油田。
中国石油第一次钻机整体搬家开始于玉门油田。1956年11月，王进喜率领的贝乌5队在老君庙三橛湾765井打井，在快要完钻时接到通知，让他们在该井十几米远的地方再打一口井。虽然只有十多米，但按规定需放架子拆搬，得用六七天时间。为了节省时间，王进喜找大伙开会商量，制定出整体搬家的方案。11月23日,12台拖拉机牵引着高大的井架连同那巨大的钻台徐徐前进,只用了10分钟,就将钻机平稳地搬到新井。钻机整体搬家的成功，开辟了石油钻井的先河。
1956年11月15日，玉门矿务局3210钻井队在苏联专家的帮助下，使用涡轮钻具在老君庙地区钻成了我国第一对双筒斜向井——747、748井。
中国第一次放射性和中子测井始于玉门油田。1956年9月11日，玉门油田成立了放射性测井试验队，在老君庙油田752井进行了伽马测井和中子测井方法试验，效果良好。
1957年8月25日，我国第一口试验用空气代替泥浆进行钻井的老君庙223井正式开钻。这一特殊钻井工艺的实施，引起了全国钻井战线的专家和职工的广泛关注。
中国第一次油井酸化开始于玉门油田。1957年4月，玉门油田的技术人员在老君庙E—16井进行了中国石油开发史上的首次酸化试验。经过酸化试验2天后，E—16井达到了连续自喷。之后，又陆续进行了十多口井的酸化试验，证明油井酸化对消除泥浆损害是可行的。从此，酸化工艺成为油田稳产上产的主要措施。
中国第一次火烧油层试验在玉门油田肇始。1957年，玉门油田着手进行“火烧油层”的研究试验。1958年8月30日，在石油沟52井深50米处，“火烧油层”技术试验点火成功。
1960年5月8日，由玉门油田32129钻井队在老君庙地区承钻的第一口多底井—331井顺利完钻，其井深727.11米，造斜好、速度快，钻井质量达到设计要求。这口多底井的钻成，标志着我国石油钻井水平的飞速提高。
玉门炼油厂是中国石油最早使用氧化焦化工艺的炼油厂。1958年，油田号召干部到基层种“试验田”，时任炼油厂技术安全科科长的康恺来到焦化装置蹲点。看到焦化釜三天两头漏底并经常发生火灾，在和工人们一起劳动的过程中受到启发，康恺设计出了氧化焦化的新工艺。经过50多次试生产，充分证明了氧化焦化工艺的科学性和先进性。
1961年，氧化焦化工艺获得国家科学技术委员会颁发的发明证书。并在国内大多数炼油厂得到推广，创造出巨大的经济效益和社会效益。