Технический проект по строительству в Сызрани завода по глубокой переработке сернистых нефтей был утвержден Наркомнефтью СССР в 1940 году, тогда же началось строительство завода, однако из-за сложной ситуации, наступившей с началом Великой Отечественной войны, в эксплуатацию завод был введен только в 1942 году.
В начале 1970-х гг. предприятие модернизировало и расширило свои мощности: первичная переработка нефти возросла на 40%, гидроочистка и производство битума - более чем на 70%.
В 1990-е гг. Сызранский нефтеперерабатывающий завод первым среди Самарских НПЗ своил производство высокооктановых неэтилированных бензинов.
В 2007 г. предприятие вошло в группу ОАО НК «Роснефть», что способствовало увеличению мощностей, реорганизации производства и строительству новых цехов.
На сегодняшний день мощность Сызранского НПЗ достигает 8,9 млн т/год. Завод занимается переработкой западносибирской нефти, добываемой Юганскнефтегазом, а также нефти, добываемой Компанией Самаранефтегазв Самарской области. Вторичные мощности завода обеспечивают каталитический риформинг, гидроочистку топлива, каталитический и термический крекинг, изомеризацию, алкилирование, битумную и газофракционную установки.
Среди выпускаемых заводом нефтепродуктов: моторное топливо, битум и авиакеросин.