råolja destillerades av persiska kemister, med tydliga beskrivningar som ges i Islam handböcker som de av Muhammad ibn Zakarīya Rāzi (854-925). Gatorna i Bagdad var belagda med tjära, härrörande från petroleum som blev tillgängliga från naturliga fält i regionen. På 9-talet exploaterades oljefält i området kring modern Baku, Azerbajdzjan., Dessa fält beskrevs av Islam geografen Abu al-Hasan ’ Alī al-Mas’ūdī på 10-talet, och av Marco Polo på 13-talet, som beskrev produktionen av dessa brunnar som hundratals fartygslaster. Arabiska och persiska kemister destillerade också råolja för att producera brandfarliga produkter för militära ändamål.
före 1800-talet var petroleum känt och utnyttjat i olika mode i Babylon, Egypten, Kina, Filippinerna, Rom och längs Kaspiska havet., Den moderna historien om petroleumsindustrin sägs ha börjat 1846 när Abraham Gessner av Nova Scotia, Kanada utarbetade en process för att producera fotogen från kol. Kort därefter, 1854, började Ignacy Lukasiewicz producera fotogen från handgrävda oljekällor nära staden Krosno, Polen. Det första stora oljeraffinaderiet byggdes i Ploesti, Rumänien 1856 med hjälp av den rikliga oljan som finns i Rumänien.
i Nordamerika borrades den första oljebrunnen 1858 av James Miller Williams i Ontario, Kanada., I USA började petroleumsindustrin 1859 när Edwin Drake hittade olja nära Titusville, Pennsylvania. Industrin växte långsamt på 1800-talet, främst producerar fotogen för oljelampor. I början av 1900-talet skapade införandet av förbränningsmotorn och dess användning i bilar en marknad för bensin som var drivkraften för en ganska snabb tillväxt av petroleumsindustrin. De tidiga fynden av petroleum som de i Ontario och Pennsylvania var snart överträffade av stora olja ”booms” i Oklahoma, Texas och Kalifornien.,
före andra världskriget i början av 1940-talet bestod de flesta petroleumraffinaderier i USA helt enkelt av råoljedestillationsenheter (ofta kallade atmosfäriska råoljedestillationsenheter). Vissa raffinaderier hade också vakuumdestillationsenheter samt termiska sprickningsenheter som visbreakers (viskositetsbrytare, enheter för att sänka viskositeten hos oljan). Alla de många andra raffineringsprocesser som diskuteras nedan utvecklades under kriget eller inom några år efter kriget., De blev kommersiellt tillgängliga inom 5 till 10 år efter kriget slutade och den globala oljeindustrin upplevde mycket snabb tillväxt. Drivkraften för denna tillväxt inom teknik och i antalet och storleken på raffinaderier över hela världen var den växande efterfrågan på bilbensin och flygbränsle.
i USA, av olika komplexa ekonomiska och politiska skäl, kom byggandet av nya raffinaderier till ett virtuellt stopp på ungefär 1980-talet., Många av de befintliga raffinaderierna i USA har dock förnyat många av sina enheter och/eller konstruerade tilläggsenheter för att: öka sin råoljebearbetningskapacitet, öka oktanvärdet av deras produktbensin, Sänka svavelhalten i deras dieselbränsle och hemvärmebränslen för att uppfylla miljöbestämmelserna och uppfylla miljökrav för luftföroreningar och vattenföroreningar.