基于经济系统脆弱性内涵，从石油城市经济系统对区域可采石油资源逐渐枯竭的敏感性及应对能力两个方面构建了脆弱性评价指标体系和评估模型，利用熵值法和综合指数法对经济系统脆弱性进行定量评估。以大庆市为例，分析其2001年以来经济系统脆弱性时序变化特征，同时选择5个典型地级石油城市与其进行对比研究。结果表明：研究期内大庆市经济系统脆弱性呈现出逐年下降趋势，但仍处于脆弱等级；与其他石油城市相比，2006年大庆市经济系统脆弱性低于西部城市，高于中东部城市，与东北其他城市相近。最后提出了降低经济系统脆弱性的对策与建议，以期为石油城市经济转型提供科学参考。