Ông Đinh La Thăng bị Ủy ban Kiểm tra Trung ương đề nghị Bộ Chính trị, Ban Chấp hành TƯ Đảng xem xét, thi hành kỷ luật với tư cách nguyên Chủ tịch HĐTV Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam (PVN). Ông phải chịu trách nhiệm người đứng đầu về các vi phạm, khuyết điểm của Ban Thường vụ Đảng ủy, HĐTV Tập đoàn PVN trong giai đoạn 2009 - 2011.[8] Đây là lần đầu tiên trong lịch sử, mà Uỷ ban Kiểm tra Trung ương đề nghị xem xét trách nhiệm của một Ủy viên Bộ Chính trị đương chức, có vi phạm liên quan trong điều hành quản lý kinh tế trước đó.[9]

Ngày 7 tháng 5 năm 2017, Ban Chấp hành Trung ương Đảng của Việt Nam đã quyết định với hơn 90% đồng ý thi hành kỷ luật ông Đinh La Thăng bằng hình thức cảnh cáo, cho thôi giữ chức Ủy viên Bộ Chính trị khoá XII.[10]

Ngày 10/5/2017, Đinh La Thăng bị Bộ Chính trị cách chức Bí thư thành uỷ thành phố Hồ Chí Minh và được điều động sang chức vụ Phó trưởng ban kinh tế trung ương.[11] Ông Thăng sau đó mất cả chức trưởng đoàn ĐBQH TP.HCM và được chuyển về Đoàn ĐBQH Thanh Hóa mặc dù ông không được người dân ở đó bầu lên làm đại diện cho họ.[12]

Ngày 8 tháng 12 năm 2017, sau khi Ủy ban Thường vụ Quốc hội khóa XIV đình chỉ quyền hạn đại biểu quốc hội của ông Đinh La Thăng, Cơ quan Cảnh sát điều tra Bộ Công an Việt Nam khởi tố, bắt tạm giam ông ta về hành vi cố ý làm trái quy định của Nhà nước về quản lý kinh tế gây hậu quả nghiêm trọng, lạm dụng chức vụ, quyền hạn chiếm đoạt tài sản gây thiệt hại 800 tỷ đồng trong việc PVN góp vốn vào Ngân hàng Thương mại Cổ phần Đại dương (OceanBank).[13]

Trong năm 2018, ông Đinh La Thăng đã bị toà tuyên phạt tổng cộng 30 năm tù, trong hai vụ án khác nhau. Cụ thể tại vụ án cố ý làm trái khi triển khai dự án Nhà máy Nhiệt điện Thái Bình 2, ông Thăng bị tuyên án 13 năm tù. Còn với tội Cố ý làm trái quy định của Nhà nước về quản lý kinh tế gây hậu quả nghiêm trọng (điều 165 Bộ luật Hình sự 1999) và bồi thường 600 tỷ đồng cho PVN, ông Thăng bị toà tuyên 18 năm tù. Ngoài ra, ngày 20/1, Cơ quan An ninh điều tra quyết định khởi tố ông Thăng về tội Vi phạm quy định về đầu tư công trình xây dựng gây hậu quả nghiêm trọng, theo điều 224 Bộ luật Hình sự trong vụ án Ethanol Phú Thọ.[3]