专项调查（2002～2010年）
自2002年开始，中国地质调查局组织专家科学论证，全面部署我国海域天然气水合物资源调查工作。通过广泛的技术交流、国际合作以及奋力攻关，系统获取了显示天然气水合物存在的地质（碳酸盐岩结壳、冷泉等）、地球物理（似海底地震发射波“BSR”等）、地球化学（烃类异常）、生物（菌席、双壳类生物）等综合异常信息，初步圈定了天然气水合物重点目标区，为后续钻获实物样品奠定了基础。
自2002年起，中国地质调查局还先后设立了多个调查研究项目，对我国冻土区特别是青藏高原冻土区开展了地质、地球物理、地球化学和遥感调查，发现我国冻土区具备较好的天然气水合物成矿条件和找矿前景，其中羌塘盆地为Ⅰ级远景区，祁连山、漠河盆地和风火山—乌丽地区为Ⅱ级远景区。
与此同时，通过积极开展天然气水合物资源调查与评价关键技术的自主研发、引进、集成和创新，经过长期科技攻关，在天然气水合物资源勘查技术装备、实验测试装备、模拟测试技术、找矿预测技术、成矿理论等方面取得了重要进展——建成了具有世界先进水平的综合调查船，集成和创新了高分辨率多道地震等综合勘查技术，建立了天然气水合物资源勘查规范；形成了先进的并具有我国特色的天然气水合物勘查技术体系和成矿理论方法，多项成果荣获国家发明专利、国家实用型专利和计算机软件著作权等登记证书，为天然气水合物找矿突破奠定了坚实的技术和理论基础。 首次取得战略突破（2007年、2009年）
我国海域天然气水合物资源调查与研究项目历时10年，获得四大调查成果：发现南海北部陆坡天然气水合物有利区，评价其资源潜力，圈定目标区，成果获取天然气水合物实物样品。
2007年实施的天然气水合物取样，首次成功获取了实物样品，证实了我国南海北部蕴藏有丰富的天然气水合物资源。由此，使我国成为继美国、日本、印度之后第四个通过国家级研发计划采到天然气水合物实物样品的国家，也标志着我国天然气水合物调查研究水平一举步入世界先进行列。
2009年，中国地质调查局组织实施的《祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程》施工完成的8个钻井中，有5个钻井钻获天然气水合物实物样品。这是我国冻土区首次钻获天然气水合物实物样品，也是全球首次在中低纬度高山冻土区发现天然气水合物实物样品。 为进一步加大天然气水合物资源勘查力度，2011年国务院批准设立了新的天然气水合物国家专项。中国地质调查局广州海洋地质调查局通过进一步勘查，在珠江口盆地东部海域发现了天然气水合物有利目标区，经过科学论证确定了钻探取样井位。
2013年5月～9月，在该区域实施了3个航段共计102天的钻探取样工作，开展了10口井的钻探取芯，均钻获实物样品，获取了大量天然气水合物实物样品。现场分析认为，该区域天然气水合物具有埋藏浅、矿层厚度大、含天然气水合物纯度高等特点，具有巨大的开发价值和广阔的资源前景。
2013年8月，《祁连山及邻区天然气水合物资源勘查》项目组再次在青海省天峻县木里镇DK-9科学钻探试验井中，成功钻获天然气水合物实物样品，单层厚度超过20米。此次钻获天然气水合物，是该区“点”上突破后“扩边”勘查的重大进展，不仅扩大了祁连山冻土区天然气水合物的分布范围，而且证实了对该区天然气水合物控矿因素与形成机理的初步认识，验证了多学科综合找矿方法的有效性。
