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长久以来，洛克菲勒一直认为规模扩大可使公司处于优势地位，与铁路公司的折扣交易证实了这个想法。1870年，年仅31岁的洛克菲勒，经细致考察炼油业后，决定再度扩充公司规模。尽管当时石油业混乱无序，他却能清楚看见未来的远景，以及自己公司将扮演的关键角色。凭着直觉，洛克菲勒与合作伙伴决定将所有在克利夫兰的炼油厂合并成一家公司，如此便更有本钱与原油生产商及铁路公司议价。因为“公司组织”在贷款和出售股票方面都较“合伙关系”方便，洛克菲勒便把分别经营益精和标准工厂两家合伙事业，合并成为标准石油公司。这家原始资本额100万美元的标准石油，最终成为数10亿美元的企业。
标准石油成立后，洛克菲勒向脆弱的对手提出直接了当的提议：加入标准石油，不然就面对惨酷的竞争。“我们能挽救你的事业，并按照你工厂和土地资本的比例分配盈余，或是你宁愿让我们收购你的事业，”他不加修饰地说。洛克菲勒的言辞充分反应出他严厉的个性。他像母亲一样有虔诚的宗教信仰，定时到克利夫兰优克利街上的浸信会教堂作礼拜，还担任主日学的主持人。不夸张也不情绪化的格克菲勒面对对手时，谨慎选择用字，并以锐利的眼光评估对方的反应。那些没有一开始便同意合伙提议的人，会收到简短扼要的再次警告，“据我判断，你不可能赚到更多钱，因为你绝对无法与标准石油竞争，”他告诉一位不愿点头的炼油商说，“标准石油已经拥有所有大炼油厂，如果你拒绝出售，结果只有关门一途。”
在毛利不断下降、和铁道公司打交道又困难的情况下，许多炼油厂其实欢迎洛克菲勒的提议，首批加入购并计划的包括当地最大的竞争对手克佩公司。当此合并案完成后，小厂立刻纷纷加入，短短2年内，洛克菲勒即买下23家公司，其中18家为炼油厂，只有一家不在克利夫兰。
1872年底，标准石油的产能已提高6倍，日炼1万桶油。标准石油在控制克利夫兰80％的炼油厂后，成为全美最大的炼油公司。有人认为洛克菲勒的公司膨胀得太快也太大了，克利夫兰炼油商汉纳就曾说：“标准石油没有前途，它会被自己的重量压垮。”但在那个年代，规模大是生存的先决条件，标准石油吞噬竞争对手，就像熊饱食以应付寒冬一般。
为降低被并吞的危险，1872年，洛克菲勒加入其他炼油商组成的南方开发公司，一起与铁路公司和石油生产商议价。他们与数家铁路公司达成协议，载运量以换取运费折扣，原油打5折到6折，炼制油品打5折到7折。宾夕法尼亚铁路公司承运45％的货运量，纽约中央铁路和艾利铁路则各承运27.5％。除此之外，标准石油还可以坐收竞争对手所付运费的1％。该项协议即使以当时较宽松的标准来看，也极不公平，很快就因石油生产商群起抗议而终止。不为所惧的洛克菲勒转而寻求其他组织型态。1872年8月，洛克菲勒邀请同业组成炼油者协会，自任董事长，代表所有会员与石油生产商议价，但该协会在1873年经济开始不景气时，也瓦解了。
尽管炼油者协会瓦解，凭着标准石油巨大的规模，也足以吞并较弱小的同业。随着石油业在宾夕法尼亚蓬勃发展，美国石油产量由1871年的530万桶，增加到1873年的985万桶。但自1873年开始的5年经济不景气中，原油价格一路下滑，自1871年每桶4.4美元，跌到1874年每桶1.15美元。
洛克菲勒吞并所有克利夫兰地区的炼油同业、建立一个稳固的大企业后，开始进行横向与纵向的组合。在克利夫兰市中心有5个房间的办公室里，洛克菲勒和合伙人一步步地购并美国其他炼油公司，其中最重要的是位在产油区、范德葛夫特的帝国炼油公司，以及在纽约、费城和匹兹堡都有炼油厂的派瑞公司。标准石油的经营触角同时也伸向石油运输的新领域——输油管，第一条5公里长的油管在1865年兴建。拥有输油管者即可制衡铁路公司，因此，在1870年，洛克菲勒开始收购输油管公司，没多久，大多数油管公司都落入洛克菲勒手中。
洛克菲勒持续购买炼油厂及油管公司，跨州企业的风貌俨然形成，但在这时面临一个新的问题。按照当时的法律，任何公司都不能拥有或控制外州公司，所以理论上，原始的标准石油不可以控制俄亥俄州以外的公司。洛克菲勒以巧妙的手段规避法律的限制，他派遣标准石油的人员担任所购并外州公司的信托人，把该公司的股份转给该信托人，而表面上该公司仍是独立经营的公司。
1860年开始，随着洛克菲勒帝国扩张，管理分工对标准石油而言日益重要。历史学家奈文斯（AllanNevins）说：“（回顾美国公司史）在1877年秋季之前，没有任何公司比当时的标准石油公司的经营状况更庞杂。”不仅如此，当时也没有任何管理模式可供参考（企业管理的观念在1870年尚未诞生）。更困难的是，洛克菲勒合作的对象都是惯于发号施令的企业强人。洛克菲勒以钱财为诱因使这些强人愿意合作，尽可能让所收购公司的管理者成为标准石油的一份子，他也愿意以不公开买卖的标准石油股票支付购并费用，使被购并者能立刻分享大企业的经营成果。研究标准石油的历史学者海迪（Ralph and Muriel Hidy）说：“以多家公司组合成标准石油公司，这样的想法本身就是一个不凡的观念，除此之外，洛克菲勒最大的贡献是说服那些强人与他合作，发挥高效率的管理。”
标准石油的整体政策虽然由克利夫兰总公司制定，但被收购公司的原经营者仍享有部分经营自主权。譬如，帝国炼油公司被标准石油合并后，原经营者范德葛夫特成为标准石油的董事之一，管理输油管业务；原经营波斯威克公司的波斯威克，负责“石油区”原油采购业务；弗拉格勒则继续与总是作对的铁路公司打交道，采取有利合约。另外，标准石油长久以来的律师多德（SamuelDodd）则转任首席顾问。在这些安排下，标准石油逐渐变成今日所谓的现代企业。虽然洛克菲勒拥有最高职权，但他已为专业管理的分工奠下基础。据其部属说，洛克菲勒在1879年说明自己委派职责的哲学：“其实，如果可以找到其他人代劳，没有人会自己动手。”
洛克菲勒和合伙人知道公司已变得非常庞大复杂，不可能亲自管理企业每个环节，所以组成委员会来管理公司，定期在纽约总部办公室开会。此外，为了监督各单位营运状况，位在纽约的董事会责成各单位负责人每季提报表给董事会。洛克菲勒希望能离新营业总部近一点，便要妻子劳拉和4名子女迁往纽约，住进54街（近第5街）一幢4层楼建筑。