В нефтехимическую отрасль Mitsui вошла в 1958 году с основанием Mitsui Koatsu. В 1973 году началось строительство ирано-японского нефтехимического комплекса Бендер-Хомейни, совместного предприятия Mitsui и иранской национальной нефтехимической компании. Комплекс стоимостью 3 млрд долларов должен был стать крупнейшим на Ближнем Востоке. К 1973 году он был готов на 85 %, но с началом иранской революции работы были приостановлены, кроме того, на строительство уже было перерасходовано миллиард долларов. С финансовой помощью японского правительства в размере $100 млн строительство было возобновлено, но вновь прервано в начале 1980-х в связи с ирано-иракской войной. Комплекс был одной из основных мишеней бомбардировок, поэтому был сильно повреждён. Наконец, в 1989 году Mitsui достигла соглашения с правительством Ирана, по которому она выходила из этого проекта, заплатив компенсацию в размере $900 млн, также предоставляла Ирану долгосрочный кредит в $500 млн на покупку оборудования для нефтедобычи и покупала на $300 млн иранскую нефть. Первая очередь комплекса была открыта в 1990 году, вторая — в 1994 году и третья — в 1996 году.