技术创新能力研究一直是企业界和学术界共同关注的热点。本课题对中国石油天然气股份有限公司技术创新能力的研究探索具有理论和实际意义。本文分析了中国石油天然气集团公司(中国石油)技术创新现状，采用主因子分析法进行技术创新能力指标归类，并构建了技术创新能力指标体系框架；以中国石油企业层面的28家企业直属科研机构及68家企业二级科研机构的技术创新指标数据为样本，采用数据包络分析(DEA)模型按主管单位、专业公司分别进行技术创新效率测算，并深入分析了非有效单元的投入冗余和产出不足情况。研究发现：中国石油技术创新能力指标体系可以分为科研投入、科技成果、科研重视以及合作研发四个因子层；较之下游企业科研机构，中国石油企业层面的上游企业科研机构呈现技术创新有效的比例较小；较之企业直属科研机构，企业二级科研机构呈现技术创新有效的比例较大；造成企业科研机构技术创新冗余的因素依专业差异而不同；合作研发已成为提高中国石油技术创新能力的主要因子。基于本文研究工作和结论，本文就中国石油的技术创新能力建设提出建议，对于构建中国石油化工企业的技术创新能力建设具有一定的参考价值。