Орский нефтеперерабатывающий завод был образован 24 декабря 1935 года.
В феврале 1976 года на базе НПЗ и завода синтетического спирта создано производственное объединение «Орскнефтеоргсинтез». Завод синтетического спирта производил продукцию для военно-промышленного комплекса, для химико-фармацевтической промышленности, для изготовления парфюмерии и косметики.
В 1994 году акционерное общество «Орскнефтеоргсинтез» вошло в состав нефтяной компании «ОНАКО».
14 сентября 2000 года Орский нефтеперерабатывающий завод вошел в состав Тюменской нефтяной компании.
1 сентября 2003 года все предприятия Тюменской нефтяной компании вошли в состав новой объединенной российско-британской компании ТНК-ВР - третьей крупнейшей нефтегазовой компании России.
22 декабря 2005 года ОАО «Орскнефтеоргсинтез» вошло в состав вертикально-интегрированного нефтяного холдинга «РуссНефть», входящего в число десяти крупнейших нефтегазовых компаний России.
Являясь базовым перерабатывающим предприятием компании «РуссНефть», «Орскнефтеоргсинтез» производит автобензины, дизельное топливо, масла, авиакеросин, битум, мазут.