Қазақстанда мұнайды іздеу мен барлауға бағытталған жұмыстар 1892 жылы Жайық-Жем алабында басталды. 1899 жылы қазақтың алғашқы мұнай кен орны – Атырау облысы Жылыой ауданына қарасты Қарашұңғыл алаңындағы №7 ұңғымадан 40 м тереңдіктен тəулігіне 25 тоннаға дейін өнім беретін мұнай бұрқағы атқылады. Бұл, бүгінде дүниежүзіне мəлім болған Қазақстан мұнайының алғашқы тамшылары болатын. Қарашұңғыл мұнайы туралы хабар Алтайдан Оралға дейін тарап, Ембі-Каспий аймағында мұнай қорын іздестіру жұмыстарын кең көлемде жүргізуге мүмкіндік туды. Содан кейін Доссор, Мақат, Ескене өңірінде терең бұрғылау жұмыстары қолға алынды. 1911 жылы Доссор кеніші ашылып, Ембі мұнайын игеруге жаңа қадам жасалды. Екінші мұнай фонтаны, 1911 жылы 29 сəуірде Доссорда бұрғыланған №3 скважина 226 метр тереңдіктен 16,7 мың тонна мұнай берді. Қарашұңғыл мен Доссор кенорындарының мұнай қоры, Қазақстан мұнай өндірісінің алғашқы тарихи беті болып саналады. 1915 жылы Мақат мұнай кені пайдаланылуға берілді. «Ағайынды Нобельдер» серіктестігінің Новобогатинскіде (Қамысқалада) бұрғылаған 2/64 скважинасынан тəулігіне 50 т мұнай беретін фонтан атқылады. Мақат пен Доссорда өндірілген мұнай 1915 жылы 272746 тоннаға жетті. 1915 жылы ашылған Мақат – Атыраудың үшінші мұнайлы перзенті болып тарихқа енді.
Қазіргі уақытта Қазақстанда үш мұнай өңдеу зауыттары жұмыс істейді. Бұл зауыттарда дайын мұнай өнімдері алынады. Оларға: Атырау, Шымкент, Павлодар мұнай өңдеу зауыттары жатады, олардың жалпы қуаты жылына 20,7 млн. тоннаны құрайды. Атырау МӨЗ қуаты жылына 5,7 млн. тонна мұнайды құрайтын, Ресей шикізатына тəуелсіз жалғыз зауыт болып табылады. Ол Маң ғыстау жəне Теңіз мұнай кен орындарының құбырларымен бай ланысқан. Зауыттың салынуы «Баджер» фирмасының жобасы бойынша 1943 жылы басталды, ал 1945 жылдың қыркүйек айында ең алғашқы өнім шығарылды.
Атырау мұнай өңдеу зауыты Қазақстанның батыс аймағы кен орындарының құрамында парафин мөлшері жоғары ауыр мұнайды өңдейді. 1960-80 жылдар аралығында мұнайды өңдейтін барлық технологиялық құрылғылардың техникалық қайта жарақтандырылуы жүзеге асырылды, бұл зауыттың қуаттылығын жылына 4,3 млн. тоннаға дейін ұлғайтуға мүмкіндік берді. Атырау мұнай өңдеу зауытын қайта құрудың негізгі мақсаты ескірген құрылғыларды ауыстыру, Еуропалық Одақтың (ЕО) ерекшеліктеріне сəйкес жоғары сапалы өнімді шығару жолымен қоршаған ортаға зиянды əсерін азайту, қосылған құны жоғары ақшыл мұнай өнімдері өндірісінің көлемін ұлғайту, сондай-ақ қосымша жұмыс орындарын құру болатын.
1978 жылы Павлодар мұнай өңдеу зауытының мұнайды өңдейтін құрама қондырғысы пайдалануға берілді. 1979 жылы битум қондырғысы мен күкірт өндіру қондырғысы іске қосылды. Негізгі тауарлы өнімдері: автомобиль бензині, реактивті қозғалтқыштар үшін отын, дизельдік жəне қазандық отыны, сұйылтылған тұрмыстық газдар, битумдар, күкірт, сондай-ақ изопентан, пропиленді пропан газдары жəне бутиленді бутан фракциясы. Технологиялық қондырғылар осы заманғы тиімділігі жоғары жабдықтармен қамтамасыз етілген.
Шымкент мұнай өңдеу зауыты 1985 жылы пайдалануға берілді. Зауыттың мұнайды өңдеу бойынша жобалау қуаттылығы жылына 6 млн. тоннаны құрайды. 2000 жылы зауыттың Құмкөл кешені кен орындарының мұнайына ауыстырылуына байланысты дизельді отын мен керосинді гидротазалау секциясын қайта құру жүргізілді. Қазіргі кезде зауыттың белгіленген қуаттылығы жылына 5,25 млн. тоннаны құрайды. Зауытта өңделетін мұнай – Құмкөл кен орындарынан 80%, Батыс Сібір кен орындарынан 20% мұнайдың қоспасы. Зауыттың өндірістік қуаты ЛК-6У құрама қондырғысы (атмосфералық айыру, каталитикалық риформинг, дизельді отынды гидротазалау, керосинді гидротазалау, газ фракциялайтын қондырғы), мазут пен висбкрекингті вакуумды айдау қондырғысы сияқты негізгі қондырғылардан тұрады. Мұнай өңдеу тереңдігін жəне мотор отыны өндірісінің көлемін ұлғайту мақсатында 1998 жылы мазуттың қуаттылығы жылына 1,8 млн. тонна каталитикалық крекинг қондырғысының құрылысы бас талған болатын, бірақ қаржы тапшылығынан құрылыс тоқтап қалды.