A actividade de upstream exercida pela Sonangol compreende a concessão de exploração de petróleo no território e na costa marítima Angolanos, a prospecção e exploração de petróleo bruto e num futuro próximo incluirá também a exploração das reservas nacionais de gás natural. Não obstante a sua condição de companhia petrolífera nacional, antes de 1993 a Sonangol não estava habilitada a exercer a exploração de hidrocarbonetos em Angola. Motivo este que fazia com que as concessões para prospecção e exploração do crude em Angola fossem exclusivamente atribuídas à companhias estrangeiras.

Para suprir esta lacuna a Sonangol criou em 1992 a susbsidiária Pesquisa & Produção (P&P), cujo objecto social é a pesquisa e a exploração de hidrocarbonetos.  Com o crescimento e ganho de experiência sobre a indústria petrolífera pela P&  P, o Grupo Sonangol criou duas novas empresas. A subsidiária Sonangol SGPS, que tem como missão somente a perfuração de poços e a empresa participada Sonasing que tem como estatuto social a prospecção e exploração de hidrocarbonetos e de gás natural. A P&P de momento produz cerca de 93,000 bpd, num Bloco sito em águas pouco profundas - o Bloco 03. Esta produção representa cerca de 5% do petróleo explorado em Angola. De parcerias nos blocos 2/85 e 2/05 a P&P tem uma produção de 10,000 bpd. A Sonangol P&P tem ainda uma parceria em águas profundas (no Bloco 34) da qual espera vir a produzir 200,000 bpd num prazo de quatro (4) anos e outra no Bloco 4/05. Nestas áreas os trabalhos encontram-se em fase de pesquisa. Na esfera internacional, a Sonangol tem actuação como operadora petrolífera no Gabão. Uma parceria de 10%, no Bloco Kiarsseny Marin, com a companhia irlandesa Tullow Oil e com a Addax Petroleum, empresa sediada em Geneva, Suiça. No continente Africano, a Sonangol tem mantido relações de cooperação com os países produtores de petróleo no Golfo da Guiné - Gabão, Guiné Equatorial, Nigéria e São Tomé. Estas parcerias têm como intuito promover o desenvolvimento da exploração de hidrocarbonetos em África.

Na área de exploração e produção, os objectivos principais da Sonangol para os próximos quatro (4) anos são: