Direktorat Hulu menjalankan kegiatan eksplorasi, eksploitasi, dan produksi minyak, gas bumi, gas metana batubara (GMB), shale gas serta panas bumi termasuk mengusahakan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) melalui anak perusahaan yang terkait serta penyediaan jasa rig pemboran dan pendukungnya.
Kegiatan Direktorat Hulu Pertamina mencakup bidang-bidang eksplorasi, produksi, serta transmisi minyak dan gas. Aktivitas lainnya terdiri atas pengusahaan energi Coal Bed Methane (CBM) dan panasbumi. Di samping itu, untuk mendukung gerak laju seluruh kegiatan tersebut, Pertamina mengembangkan pusat riset dan teknologi sektor hulu serta menekuni bisnis jasa pengeboran.
Pada umumnya wilayah kerja migas Pertamina berada di Indonesia dan sebagian di luar negeri. Bisnis Pertamina di sektor hulu dilaksanakan melalui operasi sendiri (own operation) dan lewat pola kemitraan. Berbeda dengan kegiatan usaha di bidang migas, aktivitas eksplorasi dan produksi panasbumi serta CBM sepenuhnya dilakukan di Indonesia. Hal ini karena potensi sumber daya panasbumi dan CBM di dalam negeri cukup kaya untuk dikembangkan.
Untuk menjaga kesinambungan produksi gas, Pertamina memantapkan langkahnya dalam investasi bidang pengusahaan CBM. Pertamina menandatangani empat Kontrak Kerja Sama (KKS) baru di bidang CBM. Ketiga KKS tersebut adalah: (1) PHE Metana Kalimantan A mengelola Blok Sangatta I, Kalimantan Timur (2) PHE Metana Kalimantan B mengelola Blok Sangatta II, Kalimantan Timur; (3) PHE Metana Sumatera Tanjung Enim mengelola wilayah kerja Blok Tanjung Enim, Sumatera Selatan; (4) PHE Metana Sumatera 2 mengelola Blok Muara Enim.
