В начале XX века с открытиями в Гурьевской (ныне Атырауской) области о нефтяном Казахстане заговорил весь мир.

Очередной толчок развитию дан в военные годы. Качество нефти было настолько высоко, что ее без переработки отправляли на фронт и заправляли танки. К концу 40-х объем добычи достиг 1 млн тонн в год.

В конце 50-х годов активное поисковое бурение и геологическая съемка в Мангистауской области, а в 70-х - в Кызылординском регионе.

Следующий этап истории казахстанской нефти – открытие сверхгигантских месторождений Тенгиз (запасы свыше 1 млрд тонн нефти и газоконденсата), Карачаганак (оценка ресурсов - 1,35 трлн кубометров газа и 1,2 млрд тонн нефти и газоконденсата), Кашаган (запасы порядка 4,8 млрд тонн условного топлива).

Строительство первого нефтеперерабатывающего завод началось во время Великой Отечественной Войны. Завод был возведен в течение двух лет на базе комплектного оборудования, поставленного из США на условиях lend lease. Первоначальная мощность составляла 800 тыс. тонн в год. Завод специализировался на выпуске авиационных и автомобильных бензинов, моторных и котельных топлив из нефти Эмбинского месторождения.  

Вторым стал Павлодарский нефтехимический завод, строительство его началось в 1971 г. Построенный в период с 1971 по 1978 годы по топливному варианту завод технологически был ориентирован на переработку малосернистой нефти Западной Сибири.  

Новейшим из трёх крупнейших НПЗ Казахстана стал Шымкентский нефтеперерабатывающий завод, построенный в 1985 году. Проектная мощность составляет 6 млн. тонн в год. Завод управляется КМГ совместно с CNPC. 

Первый нефтепровод Доссор-Ракуши-Каспий на территории Казахстана был сооружен в 1912 году акционерным обществом нефтяной промышленности и торговли «Эмба».

С вводом в эксплуатацию заводов в Павлодаре и Шымкенте возведены магистральные трубопроводы на севере и юге страны.

В 1997 году создана национальная компания по транспортировке нефти «КазТрансОйл». Сегодня общая протяженность магистральных нефтепроводов компании составляет более 5,3 тыс. км.

С интенсивным освоением Каспийского шельфа встал вопрос и о создании флота республики. Начав практически с нуля и оперируя первое время арендованным флотом по маршрутам Актау – Махачкала и Актау – Баку, сегодня морская судоходная компания «Казмортрансфлот» владеет 23 судами различного типа.

Акционерное общество «Национальная компания «КазМунайГаз» со 100% долей государства создано на основании Указа Президента Республики Казахстан от 20 февраля 2002 года путем слияния Национальной нефтегазовой компании «Казахойл» и Национальной компании «Транспорт нефти и газа».

Создание национального оператора в нефтегазовой отрасли было обусловлено в целях повышения уровня обеспечения эффективного и транспарентного развития нефтегазового комплекса и защиты интересов Республики Казахстан в нефтегазовом секторе экономики страны. С этого периода начинаются важные исторические вехи в истории национальной компании и нефтегазовой отрасли в целом.

Интегрированный газохимический комплекс KPI в 2025 году расширил линейку продукции до 15 марок и произвёл 377 тыс. тонн полипропилена, из которых 326 тыс. тонн направлено на экспорт: в Европу, Китай, Турцию и Россию. Благодаря поставкам на внутренний рынок импортозависимость в РК снизилась до 8%.

Развитие нефтегазохимии, одного из ключевых драйверов мирового спроса на нефть, — стратегически важное направление диверсификации бизнеса и выпуска конкурентоспособной продукции с высокой добавленной стоимостью, ориентированной как на внутренний, так и на внешние рынки.