Obszarem działalności ORLEN Upstream jest poszukiwanie, rozpoznawanie i eksploatacja złóż gazu ziemnego i ropy naftowej. Prace operacyjne prowadzone są zarówno na złożach konwencjonalnych, jak i niekonwencjonalnych, w Polsce i na świecie (Kanada). Pierwsze aktywa poszukiwawcze w Polsce ORLEN nabył w 2007 roku. W ramach prowadzonych prac poszukiwawczych, zespół ORLEN Upstream wykonał dotychczas blisko 2000 km nowych profili sejsmicznych (2D) i przeanalizował historyczne dane geologiczne z powierzchni kilkunastu tysięcy km². Prace wiertnicze w poszukiwaniu złóż ropy naftowej i gazu ziemnego rozpoczęto w 2011 roku. Obecnie ORLEN Upstream jest jednym z liderów poszukiwań niekonwencjonalnych złóż węglowodorów w Polsce. Zabiegi szczelinowania hydraulicznego w otworach Syczyn-OU2K i Berejów-OU2K były najbardziej intensywnymi (pod względem parametrów technicznych - m.in. wydajności tłoczenia) operacjami tego typu wykonanymi dotychczas w Europie.