台灣中油股份有限公司於1946年成立於上海，1949年隨國民政府播遷來台，設址台北市，辦公室幾經搬遷，於80年代購入中油大樓興建用地之後，為取得台北市政府同意變更土地使用，承諾若干回饋市民措施，「提供石油展示空間，開放民眾參觀」即為其中之一。2001年成立「石油展示館」，迄2017年9月為止已逾16萬人次參觀。為打造更具吸引力，且富教育意義的全齡博物館，石油展示館於2017年10月暫停對外開放，進行全面更新。
2019年5月29日石油展示館以嶄新的風貌再次開放，並正式更名稱為「台灣中油石油探索館」。結合數位互動多媒體，運用大量新穎展示手法，將艱澀難懂的石油專業知識，透過深入淺出的科普手法，營造一個兼具深度體驗與快樂學習的石油知識探索場域。