Jika dilihat daripada segi susunan institusi, PETRONAS yang ditubuhkan di bawah Akta Pembangunan Petroleum (1974), sebagai perusahaan kepunyaan negeri (SOE) yang mempunyai hak eksklusif pemilikan, penerokaan dan pengeluaran yang terletak di bawah bidang kuasa Perdana Menteri dan bertanggungjawab bagi perancangan, pelaburan dan kawal selia bagi semua aktiviti upstream.
 
Kementerian Perdagangan Antarabangsa dan Industri (MITI) serta Kementerian Perdagangan Dalam Negeri & Hal Ehwal Pengguna (KPDN & HEP) melalui Peraturan Petroleum 1974 (Pindaan tahun 1975 dan 1981), diberi kuasa untuk mengawal selia semua aktiviti downstream. MITI bertanggungjawab bagi pengeluaran lesen-lesen untuk pemprosesan dan penapisan petroleum juga pembuatan produk-produk petrokimia, sementara KPDN & HEP mengeluarkan lesen untuk pemasaran dan pengagihan produk-produk petroleum.
 
Upstream

PETRONAS, yang terlibat di dalam Production Sharing Agreement bersama-sama syarikat petroleum yang lain bertanggungjawab meneroka serta membangunkan sumber-sumber petroleum. Antara syarikat-syarikat utama yang terlibat dalam production sharing contracts bersama-sama PETRONAS adalah seperti berikut:
 
•    Petronas Carigali Sdn Bhd
•    Esso Production Malaysia
•    Shell Sabah Selatan
•    Nippon Oil
•    Lundin Malaysia
•    Sabah Shell Petroleum
•    Sarawak Shell Berhad
•    Sante Fe Energy Resources
•    AMERADA HESS
•    YPF Malaysia
•    Mitshibishi Corporation
•    Murphy Sarawak
•    Mobil
•    JAPEX
•    -NORSK Hydro

Downstream
 
Downstream dalam sektor petroleum melibatkan beberapa aktiviti yang dijalankan oleh pelbagai pihak tertentu. Pihak-pihak yang dimaksudkan adalah seperti berikut:
 
(i) Penapisan minyak mentah
•    Petronas Penapisan (Terengganu) Sdn. Bhd.
•    Petronas Penapisan (Melaka) Sdn. Bhd.
•    Esso
•    Shell

(ii) Jualan Runcit Produk Petroleum
•    Petronas Dagangan
•    Shell Trading
•    Esso Malaysia
•    Caltex

(iii) Pemprosesan, Penghantaran dan Pemborongan Gas Asli
•    Petronas Gas Bhd.
•    Jualan Runcit Gas Asli
•    Gas Malaysia Sdn. Bhd.

(v) Pengangkutan Minyak Mentah dan Produk-produk Petroleum

(vi) Pemprosesan Gas Asli Cecair
•    Malaysia LNG 

(vii) Pengangkutan Gas Asli Cecair