金陵石化公司炼油厂前身为南京炼油厂，位于南京东北郊的栖霞山下。1958年6月，经国务院批准，江苏省决定在南京地区建设一座年加工原油100万吨的炼油厂，并成立了建厂筹备处，厂址选定南京东北郊的甘家巷以北乌龙山一带。是年7月7日经石油部批准，8月5日开始建厂。先建常减压、热裂化、延迟焦化三套主要生产装置。1959年底，因国家经济暂时困难，省委决定暂停建设。1963年，国家经济渐转复苏，以及随着大庆油田的开发和国内石油工业的发展，经省委和石油部共同研究决定续建南京炼油厂。1965年5月，第一套装置热裂化投产。至1966年，先后完成了常减压蒸馏、热裂化、延迟焦化、再蒸馏、电化学精制、迭合汽油等生产装置的建设。热裂化、常减压生产装置先后实现了开车一次成功，当年生产汽、煤、柴油55.32万吨。为提高原油加工能力，1966年10月，该厂开始对常减压装置进行技术改造，使原油年加工能力提高了50％，达到150万吨。1969年建成投产了铂重整装置和分子筛脱蜡装置。1970年3和9月，对常减压装置进行二次技术改造，使原油年加工能力提高了一倍达到了300万吨。同时对延迟焦化、热裂化、电化学精制及辅助设施进行全面配套改造。在这三次技术改造中，厂长薛秀川、生产指挥组副组长邵茂盛、总机械师孙德辅、机修车间主任王世义及设计室一批技术骨干都做出了较大贡献。该厂与冶金部合作发明的“无铬抗硫耐腐蚀钢15AI3MOTI及焊接材料，荣获国家三等发明奖。1971～1972年，南京炼油厂又建设了分子筛制造等四个车间和催化裂化装置。1974年5月建成了第二套年加工能力为300万吨常减压装置，从而使年加工原油能力达600万吨。配套催化裂化、气体分离、延迟焦化、铂重整等齐全的二次加工装置，南京炼油厂成为全国大型炼油骨干企业之一。1976年产品品种增加到13类33种，初步形成了以生产汽、煤、柴油为主，既有石油产品又有石油化学品和无机化工产品的综合性江苏石化工业基地。1977年被国务院批准为全国“学大庆先进企业”。

1983年，南京炼油厂建成我国第一套年产3500吨均三甲苯装置，填补了国内空白。同年，国家计委又批准加氢裂化工程恢复建设，

1986年又引进国外技术，建成年产2.7万吨轻油制氢和年80万吨加氢裂化装置。

1987年10月30日通过国家验收。

1987年，全厂职工9000余人，年加工原油550.13万吨，完成工业总产值达14.39亿元，实现利税5.31亿元。汽油、煤油、柴油的商品量合计270.03万吨，出口石脑油18.5万吨、3号航空煤油22.48万吨、无铅汽油14.03万吨。由于加氢精制、烷基化装置的投产，产品质量进一步提高，有6只国优产品，9只部、省优质产品。南京炼油厂已有20％的生产装置、15％的产品达到国际水平。荣获三项国家科技奖、两项石油部科技一、二等奖、两项南京市科技发明奖。该厂也已成为国内分子筛和芳烃综合利用、石油化工原料的出口基地。以南京炼油厂为龙头所生产的馏份原料油，带动了金陵石化公司所属的烷基苯厂、化肥厂、化工一厂、塑料厂等的全面发展。30余年来，南京炼油厂为国内和省内工农业生产发展，改善人民生活，作出了巨大的贡献。