天然气分公司的主要职责为：负责中国石化天然气长输管道、LNG接收站、CNG加气母站、储气库等的建设和运行管理;负责长输管道沿线及LNG项目的市场开发和天然气销售;负责与长输管道沿线省份合资合作建设和运营省级管网、地市级管网，以及拓展终端销售业务；负责管理区域性公司和合资公司。

天然气分公司成立以来，认真贯彻中国石化“天然气大发展”战略，按照“资源、管网、市场、效益”相统一的要求，完善了山东天然气管网，加强了山东、河南市场的运营；参与组织了川气东送管道工程建设，开展了生产准备工作，主干管道已经投产；组织了榆济输气管道建设，主干管道和首站压缩机已经投产；组织了珠海横琴管道和澳门陆上传输系统建设，实现了向澳门供气；开展了山东LNG等项目的前期工作和CNG加气母站的规划建设工作，开展了金坛、中原、江汉储气库的研究工作；组织了与山东、江苏、江西、广东、浙江等省的天然气业务合作，成立了省级管网公司。目前，天然气分公司在建和运行管网4600余公里，“二线”（川气东送管道、榆济输气管道）、“三站”（山东LNG接收站、天津LNG接收站、北海LNG接收站）、“三库”（中原、江汉、金坛储气库）的战略布局正在逐步形成。