Suite à son introduction à la Bourse de Shanghaï en novembre 2007, PetroChina possède la plus grosse capitalisation boursière mondiale, devant le géant américain Exxon Mobil. La capitalisation de PetroChina atteint les 1000 milliards de dollars à la Bourse de Shanghai, celle d'Exxon Mobil les 500 milliards. La capitalisation de Petrochina sur les bourses de Hong Kong et de New York est de 412 milliards $, le différentiel s'expliquant par l'absence de liberté de mouvement des capitaux.
La société dispose de nombreux atouts sur le marché pétrolier mondial : elle profite d'une part du duopole organisé par l'état sur le marché pétrolier chinois avec Sinopec. D'autre part, ses réserves prouvées sont de 20,53 milliards de barils, quasiment autant qu'ExxonMobil avec 22,92 milliards. En outre, ces chiffres sont en hausse de 19% sur les cinq dernières années pour Petrochina contre 6% pour ExxonMobil. Les bénéfices avant impôt de Petrochina s'élevaient cependant à 25 milliards $ en 2006 contre 67,4 pour ExxonMobil. Cette situation fait dire au Financial Times que « PetroChina a le droit de regarder ExxonMobil en face ».
La valorisation à la bourse de Shanghai a été jugée très élevée par certains analystes, la société n'étant en effet pas dans les 50 plus grosses entreprises mondiales en termes de chiffre d'affaires. Plusieurs analystes ont pointé les déséquilibres du marché boursier chinois qui explique en partie la très forte valorisation de PetroChina : « Le système actuel, assez fermé, laisse peu de choix aux épargnants et cela a contribué à assurer la hausse des actions même avec de nombreux fondamentaux bien à la traîne » selon Mark Williams de Capital Economics.
L'actionnariat de la société est constitué très majoritairement par l'Etat chinois qui détient plus de 86% du capital via la maison mère de PetroChina. Les actions introduites en Bourse à Shanghai représentent à peine plus de 2% du capital. Un temps actionnaire important, Warren Buffett est sorti du capital en octobre 2007. Les 11,5% restants du capital sont cotés pour partie à Hong Kong, pour partie à New-York, avec le mécanisme de l'American Depository Receipt.
