Uma série de desdobramentos da Operação Lava Jato ocorrem desde a sua deflagração em março de 2014. São novas investigações que passaram a ser conduzidas pelo Ministério Público Federal, pela Procuradoria-Geral da República e pela Polícia Federal a partir de documentos coletados nos mandados de buscas, depoimentos de conduções coercitivas e documentos e depoimentos obtidos nas delações premiadas.
No Brasil 2015 Operação Politeia thumb|esquerda|130px|Fernando Collor foi um dos alvos da Operação Politeia.
Em 14 de julho de 2015 deflagrou-se a Operação Politeia, um desdobramento da Operação Lava Jato, com 53 mandados de busca e apreensão em casas de políticos envolvidos no esquema de corrupção da Petrobras. O nome, em grego, referencia o livro A República, do filósofo grego Platão, que descreve uma cidade perfeita onde a ética prevalece sobre a corrupção. As apreensões e busca envolveram os senadores Fernando Collor (PTC-AL), Fernando Bezerra Coelho (PSB-PE) e Ciro Nogueira (PP-PI), o deputado federal Eduardo da Fonte (PP-PE), além do ex-ministro das Cidades Mário Negromonte (PP-BA) e o ex-deputado federal João Pizzolatti (PP-SC). As apreensões ocorreram no Distrito Federal e nos estados de Alagoas, Bahia, Rio de Janeiro, São Paulo, Pernambuco e Santa Catarina, em 40 endereços, com participação de 250 policiais federais. O senador Fernando Collor (PTC-AL) teve três carros de luxo apreendidos: uma Ferrari, um Porsche e um Lamborghini, que estavam estacionados na Casa da Dinda. Encontrou-se também, na casa de Collor, um despacho de macumba contra o Procurador-Geral da República Rodrigo Janot e contra Fábio George da Silva, homem-forte de Janot no Conselho Nacional do Ministério Público (CNMP).
Collor classificou a operação da Polícia Federal como “invasiva e arbitrária”.
Prisão de Delcídio do Amaral Em 25 de novembro no de 2015, a Polícia Federal prendeu o senador Delcídio do Amaral, por tentar dificultar a colaboração premiada de Nestor Cerveró, ex-diretor da Petrobras, sobre uma suposta participação do senador em irregularidades na compra da Refinaria de Pasadena, no estado do Texas, nos Estados Unidos. Segundo investigadores, Delcídio chegou até a oferecer fuga a Cerveró, para que este não fizesse a delação premiada, o que, para as autoridades, constituiu-se em tentativa de obstruir a Justiça. A prova dessa tentativa é uma gravação, feita pelo filho de Cerveró, que mostra o intento do senador de atrapalhar as investigações e oferecer fuga ao ex-executivo para que este não fizesse a delação. Além de Delcídio do Amaral e do seu chefe de gabinete, também prenderam-se o banqueiro André Esteves, então CEO do BTG Pactual, e o advogado Edson Ribeiro, que atuou na defesa de Nestor Cerveró.
Operação Crátons
Em 8 de dezembro de 2015, deflagrou-se a Operação Crátons, um desdobramento da Operação Lava Jato, no combate à exploração ilegal de diamantes em terras dos índios cinta-largas, em Rondônia. Cerca de duzentos policiais federais cumpriram 90 mandados, sendo 11 de prisão preventiva, 41 de busca e apreensão e 35 de condução coercitiva. Cumpriram-se os mandados no Distrito Federal, Rondônia, Minas Gerais, São Paulo, Rio de Janeiro, Paraná, Rio Grande do Sul, Bahia, Mato Grosso e Pará. Obtiveram-se as informações sobre a extração das pedras preciosas durante as investigações contra o doleiro Carlos Habib Chater, dono do ‘Posto da torre’ em Brasília, que deu o nome à Operação Lava Jato.
Operação Vidas Secas
Em 11 de dezembro de 2015 a Polícia federal deflagrou a operação Vidas Secas, como um desdobramento da Operação Lava Jato, que investigou o superfaturamento de obras no Rio São Francisco. Cumpriram-se 32 mandados judiciais, sendo 24 de busca e apreensão, 4 de prisão temporária e 4 de condução coercitiva. Prenderam-se na operação o presidente da Construtora OAS, Elmar Varjão, detido em São Paulo, e executivos da Coesa Engenharia, Barbosa Melo e Galvão Engenharia. Segundo as investigações, os empresários utilizaram empresas de fachada para desviar pelo menos R$ 200 milhões. O valor dos contratos investigados é de R$ 680 milhões. A PF apontou também a participação da JD Consultoria, empresa que pertence ao ex-ministro José Dirceu, preso na Operação Lava Jato. De acordo com o superintendente regional da PF em Pernambuco, Marcelo Diniz, constatou-se a transferência da Galvão Engenharia de R$ 586 mil para a JD Consultoria.
Operação Catilinárias thumb|diretia|130px|Eduardo Cunha foi alvo da Operação Catilinárias.
Em 15 de dezembro de 2015 a PF deflagrou um novo desdobramento da Operação Lava Jato, batizada de "Catilinárias", cumprindo mandado de busca e apreensão na residência oficial do então presidente da Câmara, o deputado Eduardo Cunha (PMDB-RJ), em Brasília. Cumpriram-se também mandados em endereços do peemedebista no Rio de Janeiro. A PF também informou que,i além das residências de investigados, realizam-se em sedes de empresas, escritórios de advocacia e órgãos públicos. A polícia também cumpriu mandado de busca e apreensão na residência do deputado federal Aníbal Gomes (PMDB-CE) e do ministro de Ciência e Tecnologia, Celso Pansera.
Outros nomes envolvidos na operação são os do senador Edison Lobão (PMDB-MA), ex-ministro de Minas e Energia; Henrique Eduardo Alves (PMDB-RN), então ministro do Turismo e Sérgio Machado, ex-presidente da Transpetro indicado pelo PMDB. O principal objetivo da PF era evitar que investigados destruam provas. Apreenderam-se documentos em Recife, em Brejão, no Agreste, e em Petrolina, no Sertão. Todo o material apreendido foi encaminhado para Recife e, em seguida, a Brasília.
Operação Sangue Negro
Em 17 de dezembro de 2015, a operação Sangue Negro investigou dinheiro desviado de contratos da Petrobras desde 1997. A ação está relacionada às investigações de um esquema de pagamento de propinas envolvendo a empresa holandesa SBM e a estatal brasileira. Cumpriram-se quatro mandados de prisão preventiva, sendo dois deles contra ex-diretores presos na Operação Lava Jato, Renato Duque e Jorge Zelada. Realizaram-se as buscas nas casas dos investigados e na Petroserv, empresa do ramo de prospecção de petróleo. Segundo as investigações, a Petroserv recebia repasses de 3% a 5% de jogoscontratos da Petrobras e, desse total, remetia 1% para contas de empresas no exterior. Os investigadores apontam que esse dinheiro era lavado e remetido novamente para o Brasil em forma de propina. Em junho deste ano, o ex-representante da SBM no Brasil Júlio Faerman, um dos operadores do esquema investigado pela Lava Jato e delator, afirmou à CPI da Petrobras que garantiu “ganhos expressivos” à estatal brasileira enquanto atuava em nome da empresa holandesa. Um mês antes, integrantes da CPI foram a Londres (Inglaterra) colher depoimento de Jonathan David Taylor, ex-diretor da SBM que denunciou irregularidades em contratos assinados entre a companhia da Holanda e a Petrobras.
2016 Operação O Recebedor
Em 26 de fevereiro de 2016, a Operação O Recebedor investigou um suposto esquema de propina e fraudes na construção das ferrovias Norte-Sul e Integração Leste-Oeste com base em provas colhidas na Operação Lava Jato. Ao todo, a PF cumpriu sete mandados de condução coercitiva e 44 de busca e apreensão em seis estados – Paraná, Maranhão, Rio de Janeiro, São Paulo, Minas Gerais, Goiás – e no Distrito Federal. A operação, conduzida pelo Ministério Público Federal e pela Polícia Federal em Goiás, mirou em contratos firmados entre a estatal Valec, responsável pelas obras da ferrovia, e empreiteiras investigadas no petrolão, como Odebrecht (atual Novonor), Queiroz Galvão, Constran, OAS, Mendes Júnior, Camargo Corrêa, entre outras. Segundo a PF, as empreiteiras faziam pagamentos regulares, por meio de contratos simulados, a um escritório de advocacia e a mais duas empresas indicadas por Juquinha, ex-presidente da Valec. As empresas funcionavam como fachada para maquiar a origem ilícita do dinheiro. Todos os alvos devem responder pelos crimes de corrupção passiva e lavagem de dinheiro. O nome da operação referência a defesa apresentada por um dos alvos em uma investigação anterior chamada de "Trem Pagador". Nela, a defesa dos investigados alegou que "se o trem era pagador, o alvo não fora o recebedor". Segundo o MPF/GO, a Camargo Correa admitiu ter pago R$ 800 mil a Juquinha. Só no estado, as autoridades calculam que o esquema desviou R$ 630 milhões dos cofres públicos. Em ações de improbidade administrativa relativas às obras da Ferrovia Norte-Sul, a Justiça Federal em Goiás julgou improcedentes, em 2025, as acusações do Ministério Público Federal contra José Francisco das Neves e familiares: no processo nº 0016729-53.2016.4.01.3500 reconheceu-se a ausência de nexo causal entre as condutas e o suposto enriquecimento ilícito; e no processo nº 0014595-29.2011.4.01.3500 considerou-se não demonstrado dolo, sobrepreço ou direcionamento de licitação, tendo perícia judicial de 2021 concluído pela inexistência de sobrepreço nas obras.
Desdobramento da Operação Acarajé
Em 11 de março de 2016 a Polícia Federal deflagrou em Salvador um desdobramento da 23ª fase da Operação Lava Jato, batizada de Acarajé. Na operação, foram cumpridos dois mandados de busca e apreensão, um na sede da Odebrecht (atual OEC) e outro na casa de uma funcionária da empreiteira, que foi alvo do único mandado de prisão temporária expedido pela justiça. A detida que não teve o nome revelado foi levada à Superintendência da Polícia Federal na capital baiana e depois transferida à sede da PF em Curitiba.
Operação Xepa
Em 22 de março de 2016, é deflagrada 26ª fase da Operação Lava Jato, denominada "Operação Xepa", que é um desdobramento da Operação Acarajé. Nessa Operação da Policia Federal, foram cumpridos 67 mandados de busca e apreensão, 28 mandados de condução coercitiva, 11 mandados de prisão temporária e 4 mandados de prisão preventiva nos estados de São Paulo, Brasília, Santa Catarina, Pernambuco, Minas Gerais, Rio de Janeiro, Rio Grande do Sul, Piauí e na Bahia. A Polícia Federal descobriu, por meio da análise de documentos aprendidos na operação Acarajé, entregas de recursos em espécie a terceiros indicados por altos executivos da Odebrecht nas mais variadas áreas de atuação empresarial, na qual se utilizou de operadores financeiros ligados ao mercado paralelo de câmbio para fazer os pagamentos ilegais.
Operação Janus
Em 20 de maio de 2016, a PF deflagrou a Operação Janus,. enfocando tráfico de influência internacional na Odebrecht (atual Novonor) e na família do ex-presidente da República Lula. Entre os alvos da operação estava o sobrinho de Lula, Taiguara Rodrigues dos Santos, levado para depor. A intenção da investigação foi verificar se contratos de uma empresa, que pertence a Taiguara, com a Odebrecht foram utilizados para o pagamento de vantagens indevidas. O juiz Vallisney de Souza Oliveira, da 10ª Vara Federal do Distrito Federal, responsável pelo processo, expediu quatro mandados de busca e apreensão e dois de condução coercitiva, autorizando a quebra de sigilos bancários, fiscais e de dados telemáticos de nove suspeitos. O inquérito que embasou os mandados judiciais foi aberto em 23 de dezembro de 2015.
Operação Custo Brasil thumb|esquerda|130px|O ex-ministro Paulo Bernardo foi preso na operação.