Si l'ordonnance du 17 mars 1945 portant rattachement du SEA au ministère de la Guerre consacrait bien la position interministérielle du service, et si elle donnait bien une bonne définition de sa mission générale, elle n'en comportait pas moins une grave lacune en restant muette sur les aspects militaires de sa mission (mobilisation, adaptation des unités à leurs missions, structures et moyens du temps de guerre).
Les difficultés qui en résultèrent conduisirent quinze ans plus tard, avec le décret du 21 novembre 1960, à une réorganisation de l'implantation territoriale du SEA, pour faire cadrer celle-ci avec le découpage du territoire national en régions militaires. Par ailleurs, deux directions d'armée furent créées : celle des essences des troupes d'occupation en Allemagne, qui prit la relève de la direction des essences de la 1" armée en octobre 1945 et qui devint, en 1955, la Direction des essences des forces françaises en Allemagne (DEFFA) quand cessa le régime d'occupation.
Enfin, la Direction des essences des troupes en opération en Indochine, qui prit ultérieurement le nom de Direction des essences en Extrême-Orient. À la fin de la période 1945-60, le SEA se voyait amené à assurer de nouvelles responsabilités : l'exploitation partielle du réseau des oléoducs OTAN installés en France ; la prise en charge au début de 1960, sur la demande de l'armée de l'Air, du ravitaillement bord avion de sept bases aériennes. Ces deux nouvelles missions conféraient au service une compétence générale pour l'ensemble des problèmes militaires pétroliers. Cette période fut également consacrée, d'une part, à la reconstruction des dépôts endommagés tant en 1940 que lors des bombardements alliés, d'autre part à la création de nouveaux établissements, permettant ainsi d'accroître les capacités de stockage militaire.
Cette opération était devenue indispensable compte tenu de la création de l'Alliance atlantique pour faire face à l'évolution inquiétante de la situation internationale et du redéploiement des unités de l'armée de Terre. En-dehors de cette activité déployée pour réorganiser et développer les moyens du service, celui-ci s'est adapté aux nouvelles conditions d'approvisionnement et de distribution des produits, conséquence de l'évolution des matériels et en particulier de l'aviation à réaction, mais aussi de l'incidence de la normalisation OTAN. C'est ainsi que le SEA s'est orienté vers des fabrications par ses propres moyens de lubrifiants selon les spécificités propres au SEA.