Ngày 13/6/2017, để chuẩn bị cho việc phân phối sản phẩm của Lọc dầu Nghi Sơn, Tổng giám đốc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam đã ra Quyết định số 1085/QĐ – DKVN về việc thành lập Ban Phân phối sản phẩm lọc dầu Nghi Sơn thuộc bộ máy giúp việc Công ty Mẹ - Tập đoàn Dầu khí Việt Nam.

Ngày 03/8/2017, Chi nhánh Phân phối sản phẩm lọc dầu Nghi Sơn chính thức được thành lập theo Quyết định số 1518/QĐ-DKVN trên cơ sở tiếp nhận toàn bộ công việc và nhân sự của Ban Phân phối sản phẩm lọc dầu Nghi Sơn. Chi nhánh thay mặt Petrovietnam trực tiếp tổ chức triển khai thực hiện Hợp đồng bao tiêu sản phẩm lọc dầu Nghi Sơn và các Phụ lục ký giữa Petrovietnam và Công ty TNHH Lọc hóa dầu Nghi Sơn theo sự phân cấp, ủy quyền của Petrovietnam, phù hợp với các quy định của Petrovietnam và pháp luật.

Ngày 02/11/2023, Chi nhánh Phân phối sản phẩm lọc dầu Nghi Sơn được Petrovietnam ủy quyền thực hiện xuất khẩu, nhập khẩu xăng dầu thành phẩm để đảm bảo cân đối nguồn xăng dầu cung cấp cho các thương nhân đầu mối kinh doanh xăng dầu theo hướng dẫn của Bộ Công Thương.