Bruk av petroleum som råstoff til kjemikalier begynte i USA fra 1920-årene. I starten ble biprodukter fra oljeraffineriene brukt men betydningen og volumene økte raskt. Etylenoksid var et viktig petrokjemisk produkt i starten og er det fremdeles. Nylon ble introdusert i 1937. Under den annen verdenskrig oppsto behovet blant annet for eksplosiver og gummi. Nye prosesser som katalytisk cracking, hydrogenering, alkylering, reforming og katalytisk dehydrogenering ble da introdusert. Like etter krigen økte produksjonen eksponentielt og raskere enn annen industri.