ropa naftowa była destylowana przez perskich chemików, z wyraźnymi opisami podanymi w podręcznikach islamu, takich jak te Muhammad ibn Zakarīya Rāzi (854-925). Ulice Bagdadu były wybrukowane smołą pochodzącą z ropy naftowej, która stała się dostępna z naturalnych pól w regionie. W IX wieku eksploatowano pola naftowe w rejonie dzisiejszego Baku w Azerbejdżanie., Pola te zostały opisane przez geografa islamu Abu al-Hasan 'Alī al-Mas’ūdī W X wieku, a przez Marco Polo w XIII wieku, który opisał wydobycie tych studni jako setki statków. Arabscy i perscy chemicy destylowali również ropę naftową w celu produkcji łatwopalnych produktów do celów wojskowych.
przed XIX wiekiem ropa naftowa była znana i wykorzystywana w różnych modzie w Babilonie, Egipcie, Chinach, Filipinach, Rzymie i wzdłuż Morza Kaspijskiego., Współczesna historia przemysłu naftowego rozpoczęła się w 1846 roku, kiedy Abraham Gessner z Nowej Szkocji w Kanadzie opracował proces produkcji nafty z węgla. Wkrótce potem, w 1854 roku, Ignacy Łukasiewicz rozpoczął produkcję nafty z ręcznie wykopanych szybów naftowych koło Krosna. Pierwsza duża rafineria ropy naftowej została zbudowana w Ploesti w Rumunii w 1856 roku przy użyciu obfitej ropy naftowej dostępnej w Rumunii.
w Ameryce Północnej pierwszy odwiert naftowy został wywiercony w 1858 roku przez Jamesa Millera Williamsa w Ontario w Kanadzie., W Stanach Zjednoczonych przemysł naftowy rozpoczął się w 1859 roku, kiedy Edwin Drake znalazł ropę w pobliżu Titusville w Pensylwanii. XX wieku przemysł rozwijał się powoli, produkując głównie naftę do lamp naftowych. Na początku XX wieku wprowadzenie silnika spalinowego i jego zastosowanie w samochodach stworzyło rynek benzyny, który był impulsem do dość szybkiego wzrostu przemysłu naftowego. Wczesne znaleziska ropy naftowej, takie jak te w Ontario i Pensylwanii, zostały wkrótce wyprzedzone przez duże „boomy” ropy naftowej w Oklahomie, Teksasie i Kalifornii.,
przed II wojną światową, na początku lat 40., większość rafinerii ropy naftowej w Stanach Zjednoczonych składała się po prostu z jednostek destylacji ropy naftowej (często określanych jako atmosferyczne jednostki destylacji ropy naftowej). Niektóre rafinerie dysponowały również jednostkami destylacji próżniowej, a także jednostkami krakingu termicznego, takimi jak visbreakery (łamacze lepkości, jednostki obniżające lepkość oleju). Wszystkie inne procesy rafinacji omówione poniżej zostały opracowane w czasie wojny lub w ciągu kilku lat po wojnie., Stały się one dostępne na rynku w ciągu 5 do 10 lat po zakończeniu wojny, a światowy przemysł naftowy doświadczył bardzo szybkiego wzrostu. Siłą napędową tego wzrostu technologii oraz liczby i wielkości rafinerii na całym świecie był rosnący popyt na benzynę samochodową i paliwo lotnicze.
w Stanach Zjednoczonych, z różnych złożonych względów ekonomicznych i politycznych, budowa nowych rafinerii zakończyła się w latach 80., Jednak wiele istniejących rafinerii w Stanach Zjednoczonych zmodernizowało wiele swoich jednostek i / lub zbudowało jednostki dodatkowe w celu: zwiększenia zdolności przetwarzania ropy naftowej, zwiększenia liczby oktanowej benzyny produktowej, obniżenia zawartości siarki w oleju napędowym i paliwach grzewczych do użytku domowego w celu zapewnienia zgodności z przepisami ochrony środowiska i zgodności z wymogami zanieczyszczenia powietrza i wody w środowisku.