Statoil ble delprivatisert og børsnotert 18.juni 2001 ved Oslo Børs og ved New York Stock Exchange (NYSE). Selskapet ble da omdannet fra aksjeselskap til allmennaksjeselskap. 

Etter delprivatiseringen og børsnoteringen i 2001 beholdt staten en eierandel i selskapet på 81,7%.

Gjennom aksjenedsalg til institusjonelle og private investorer i 2004 og 2005 ble statens eierandel i Statoil redusert til 70,9%.

I henhold til det avtalte bytteforholdet i fusjonen med Hydros olje- og gassaktiviteter fikk den norske stat en eierandel på 62,5% i selskapet. I henhold til et Stortingsvedtak fra 2001 vedrørende statens eierandel på minst to tredjedeler i Statoil, uttrykte myndighetene at de over tid har til hensikt å øke statens eierandel i Statoil til 67% og i mars 2009 annonserte staten at den hadde nådd 67% eierandel i Statoil.

En oppdatert oversikt over selskpets største aksjonærer finnes her.

Olje- og energidepartementet har ansvaret for eieroppfølging av statens aksjer i Statoil.