Từ năm 2005 đến 2017, PVN đã trải qua 4 đời Chủ tịch và cả bốn cựu lãnh đạo trên đều bị khởi tố bắt tạm giam, liên quan đến tham nhũng.

• Ông Đinh La Thăng - Chủ tịch PVN từ 2005-2011 bị tuyên án 18 năm tù vì làm thất thoát 800 tỉ đồng trong vụ góp vốn vào Oceanbank và bị kết án 13 năm tù trong vụ án liên quan đến Tổng công ty CP Xây lắp dầu khí (PVC).
• Ông Phùng Đình Thực - cựu Tổng giám đốc, Chủ tịch PVN 2011-2014, bị Cơ quan An ninh điều tra Bộ Công an khởi tố ngày 20.12.2017 về tội: “Cố ý làm trái quy định của Nhà nước về quản lý kinh tế gây hậu quả nghiêm trọng” quy định tại Điều 165 Bộ luật Hình sự.
• Cựu Chủ tịch PVN 2014-2015, ông Nguyễn Xuân Sơn bị khởi tố và bắt giam trong đại án OceanBank - Hà Văn Thắm. Ông Nguyễn Xuân Sơn bị buộc tội "Lợi dụng chức vụ quyền hạn trong khi thi hành công vụ gây hậu quả nghiêm trọng"; "Cố ý làm trái các quy định của Nhà nước về quản lý kinh tế gây hậu quả nghiêm trọng" và bị xử tử hình.
• Ông Nguyễn Quốc Khánh - Chủ tịch PVN 2016-2017 bị khởi tố và bắt giam cùng ngày với ông Đinh La Thăng về tội “Cố ý làm trái quy định của Nhà nước về quản lý kinh tế gây hậu quả nghiêm trọng”, bị xử 7 năm tù.
• Ngoài ra, ông Nguyễn Vũ Trường Sơn - Tổng Giám đốc Tập đoàn PVN từ tháng 3.2016 vừa mới làm đơn từ chức (tháng 3.2019), khi Cơ quan điều tra Bộ Công an bắt đầu điều tra về dự án đầu tư liên doanh phát triển khai thác và nâng cấp dầu khí lô Junin 2 Venezuela của Tổng Công ty Thăm dò khai thác dầu khí (PVEP), mất trắng 500 triệu USD mà không thu được giọt dầu nào. Ông Sơn làm tổng giám đốc PVEP từ tháng 7.2009 đến tháng 2.2012.[23]