21世纪以来，随着仿生学的思维和方法迅速渗透到各个学科和行业，仿生技术也开始了与石油工程的“约会”，从而逐渐衍生出了特色鲜明的“石油工程仿生学”。
在油藏研究领域，利用仿生形状记忆聚合物材料可在转变温度控制下随意变形的特性，设计的座封不受井下流体性质影响的仿生封隔器，满足了不同井深条件下的完井需求。
在仿生钻井领域，通过仿生海洋生物贻贝足丝蛋白的超强黏附能力，合成了类似贻贝蛋白质的水溶性聚合物，成功研制的仿生强固壁钻井液体系，在抑制钻屑分散、稳定井壁、携屑等方面效果显著，很好地解决了困扰钻井行业的井壁失稳问题。此外，通过模仿细菌结构开发的含仿生绒囊钻井液，已在煤层气欠平衡钻井、空气钻井、防漏堵漏、快速钻进等领域得到应用。
仿生钻头也是钻井研究的一个热点，通过借鉴竹子、牙齿、树木年轮、贝壳、蝼蛄前足等多种生物特性研制的仿生耦合PDC钻头，比常规PDC钻头钻进速度提高1.5倍，显著提高了钻井效率。
在井筒领域，通过仿生骨松质三维立体结构，研制出的泡沫金属防砂产品，防砂效果显著，大幅延长了检泵周期。
一些研究者通过模拟穿山甲体表的高强度保护鳞片结构，在膨胀锥变径段采用激光刻蚀、超音速火焰喷涂、离子束沉积等方式，进行表面织构蚀刻及硬质涂层涂敷，研发了仿生非光滑表面膨胀锥，现场试验数据表明，与传统膨胀锥相比，其膨胀压力可降低15%以上，且表面磨损明显减少。
研究者们还受沙蝎、大象等动物通过感受振动波进行信息传递启发，研发了一种仿生振动通讯技术，该技术在井口安装大功率振动信号发生器作为波源，油管或套管为传输介质，将振动信号传输到井下，井下工具接收到振动信号并进行解调处理，实现地面和井下无线传输。
此外，通过模拟海草黏滞阻尼作用研发了仿生水草海底防冲刷技术，并在海底管线悬空治理中得到了大范围推广应用；通过模仿血小板在伤口处凝结的原理开发的一种管道自修复技术，已成功应用于注水管道和超期服役的原油集输管道上。
“仿生井”概念则是未来石油工程仿生发展的集中体现，代表了未来石油工程仿生研究成果的高度融合。在此概念下，未来的油井可能会像植物一样“生长”，像植物寻找土壤中湿润的地方一样寻找油气，一旦钻好垂直井（种植井）后，井将会“按自己的方式生长”。一个智能的分支会延伸到一块含油区域，一旦该区域水淹后，就将这个分支“砍掉”，并在另一个含油区域“长出”另一个分支，如此反复。
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