光緒年間
石油廠光緒二十九年（1903）六月，德國水師提督漢納根和世昌洋行委托陜西大荔縣人于彥彪到延長縣商談開采石油的相關事宜，他和延長縣紳董鄭明德等私訂合同，合伙開采延長石油，被清朝政府加以阻止。冬季，陜西當局籌集白銀一萬兩，作為開辦資金，在延長縣設立了延長石油局廠。
光緒三十一年（1905）三月，外務部批準陜西省自辦延長石油。陜西省任候補知縣洪寅為延長石油廠“總辦”前往漢口，化驗油品，并聘請日本技師阿部正治郎來陜北勘察石油資源。十月陜西巡撫曹鴻勛會同陜甘總督升允向清朝政府上書《試辦延長石油籌修車路以興利源而資轉運》的奏折。十月二十二日（11月8日）光緒皇帝朱批：“商部知道。欽此?！敝链?，中國陸上第一個石油廠——延長石油廠成立。
光緒三十一年（1905）十月，陜西巡撫曹鴻勛會同已升任陜甘總督的升允向皇太后、皇上寫了籌修道路的奏折。奏折說明延長石油“油質甚佳，來源亦旺”。所需經費“少或十萬，多或二三十萬均可開辦”，聘請好了日本技師，當務之急是需修通同官至延長的車路。二十二日，皇帝朱批：“商部知道。欽此?！?/div>
光緒三十三年（1907）二月，日本技師和設備來到延長，在西門外勘定了井位。4月安裝櫓臺機器，6月5日開鉆，9月10日鉆到81米處完井，初日石油產量1至1.5噸。1934年后逐漸枯竭停產。1978年加深到118米，壓裂后初日產量油 2.9噸。1985年9月加深到152米，壓裂后初日產量3噸。此井的出油，結束了中國陸上不產石油的歷史。
新中國成立之前
1910年，日本理學博士大冢專一等來延長進行地質勘測，“共勘測油田4處，繪圖4張”估定井位35.
1914年，北洋軍閥政府當局同美國簽訂《中美合辦油礦合同》，開設溥利石油公司，美國人在延長3年，對5萬平方公里的地區進行了地質粗查，測成面積約100余平方公里的一萬二千分之一的地形圖，鉆井7口，但都含油極少，美國地質人員發表文章說：“沒有一口井的產量可認為有工業價值。
1934年春，南京政府國防設計委員會和陜西省政府商定，成立陜北油礦探勘處。孫越崎任處長，在延長、永坪各設事務處。4月18日，從德、美進口的3部設備器材和上海定制的鉆機配件近100噸，經過火車、汽車、木船和人拉驢馱，于9月5日分別運送到延長和永坪。孫越崎以平津招雇的技工為骨干，吸收延長石油官廠的鉆井工人，組成一支100余人的鉆井隊伍。
陜北油礦探勘處在延長鉆井4口，101井在井深101米處遇旺油，初日產量1.6噸。在永坪鉆井3口，201井在井深104米處見油，初日產量3噸。因此，發現了永坪油田。
1935年，中國工農紅軍接收了延長石油廠，油廠廣大職工積極研制了汽油、煤油、蠟燭、蠟片、擦槍油、凡士林等石油產品，有力地支援抗日戰爭和解放戰爭，延長石油成了陜甘寧邊區政府主要經濟支柱之一。
1938年6月18日，國民政府資源委員會致函第十八集團軍駐漢口辦事處，請求將延長石油廠的兩部鉆機及其器材調往玉門。經中共中央副主席周恩來批準同意，8月下旬，拆運鉆機人員到達陜北，延長石油廠積極配合，拆走兩套打井設備，包括兩套鍋爐和蒸汽機，12根套管，還有鉆頭，鉆桿，鋼絲繩等，共30余噸。當一切準備妥當，等待運輸時，國民黨政府卻沒有派出車輛，八路軍總部多次派出汽車才將這兩部鉆機及配件全部運抵咸陽，轉運玉門。
1939年8月，玉門油田使用陜甘寧邊區支援的鉆機，在玉門老君廟打出了第一口產油井，拉開了玉門油田開發的序幕。
“起家井”位于“陸上第一井”北邊半山坡上。1940年春開鉆，1940年秋鉆到井深170米處完井，初日產量1.6噸，加上舊井產量，油廠有了擴大生產的基礎，職工稱這口井為“起家井”。
1950——1959年
鉆井隊1953年3月，年輕的蘇聯專家克利羅夫帶了油井爆炸增產方案到延長試驗。有增產，但油井產量遞減很快。油井套管損壞嚴重，停止了這項增產試驗。蘇聯顧問、專家組組長莫西耶夫又提出在儲油層內采用坑道采油和火燒油層的增產措施，但因油層的滲透率太低含水飽和度高，火燒油層難于形成設計要求的燃燒面而基本被否定。
1955年，延長油礦成立了永坪煉油工段，從延長調整過來3臺蒸餾釜，年處理能力3000噸，當年10月1日投產。1965年永坪煉油車間擁有12臺常壓蒸餾釜，單釜日加工能力為10噸。
1958年，延長油礦擴大生產規模，急需鉆機，為了解決生產燃眉之急，延長油礦廣大職工仿照美國星牌鉆機，用木料自制成功了“延安牌”鉆機。該鉆機主要部件全是木頭的，可鉆深井140—150米。1958年延長油礦鉆井主要是用“延安牌”鉆機打井。1959年后逐步被“鋤型”鉆機所代替。
1958年11月，延長油礦成立了全國第一個女子鉆井隊——共青團女子鉆井隊。該隊由23名職工組成，平均年齡18歲，其中最小的只有16歲。她們邊鉆井邊學習，很快熟練地掌握了鉆井技術，用“延安牌”鉆機打井，4次刷新記錄，并總結出“四勤、三快、眼看四面、耳聽三方”的先進操作經驗。用半年時間完成全年任務，鉆井成本由18元/米降至15元/米。礦黨委將“女子鉆井隊”命名為“紅旗標桿”隊，并將她們曾鉆過井的“死人溝”更名為“紅旗溝”。
1959年延長油礦原油產量要突破萬噸關，機械設備嚴重不足，廣大職工就用馬車吊油，馬樹業馬車吊油小組就是他們的杰出代表。該小組共有職工9名，其中學徒工5名，他們管理21口油井，每月采油定額為30噸。為了完成任務他們模索油井上油規律，合理調整采油周期，千方百計地挖掘油井潛力。他們趕著馬車，早出晚歸，完不成任務不休息。他們不但苦干實干，還十分注意巧干，組有日定額，班有日計劃，想方設法提高采收率。
1959年，他們月月超額完成任務，提前兩個月完成全年生產計劃。馬樹業被評為陜西省先進生產者，出席了全國群英會。
1960——1969年
1965年，委托石油部北京設計院設計管式常壓蒸餾—熱裂化裝置，規模為年加工原油1.5萬噸，1966年12月經過一年多緊張施工，延長油礦第一套管式常壓蒸餾—熱裂化裝置正式建成投產。隨后兩次對該裝置更新改造，更換了主要設備，更新了操作和檢修環境，使常壓蒸餾年加工能力提高到3萬噸，熱裂化年加工能力提高到2萬噸。這套裝置運行了19年。
1970——1979年
延長油礦在延長油田進行小藥量炸點1971年，延長油礦在延長油田進行小藥量炸點，選擇性擠水壓裂試驗，效果顯著，使原來爆炸無效區及無效油層都成了高產區。因此延長油礦重新認識和加強油層壓裂試驗工作。1973年又創造了自拔反扣管子的新工藝，提高了壓裂效益，清水壓裂從此在全礦全面推廣。
1974年，延長油礦又試驗成功了清水加砂壓裂，1991年開始試驗凍膠液壓裂技術，1998年取得突破，開始在全局推廣應用。如今，凍膠液壓裂等技術是延長油礦管理局最主要的產能措施之一。
1980——1989年
1980年5月，七里村煉油廠建成一套3萬噸/年熱裂化裝置，根據生產實際，建廠領導小組決定續建石油液化氣生產線，1981年底，一套220噸/年石油液化氣配套生產線建成投運。
1982年7月21日至8月5日，石油工業部顧問焦力人率領17人組成石油部陜北油田勘探開發規劃調查組來延長油礦調查研究，陜西省石化局、延安地委均派出工作組隨同調研。8月6日至8日，在延安召開了延長油礦發展規劃座談會。
1985年，全國第一個縣級鉆采公司在延長縣王家川成立。20世紀80年代中期，原石油部對延安地區石油資源的開發利用委托延長油礦管理局統一管理、生產和經營，同意可由地方承包，使地方受益，對鉆采公司實行“舊井墊底，貸款起步”“資源統一規劃，地質統一勘探，原油統一加工，電測壓裂統一指導，行業統一管理”的“五統一”原則，采用“計劃單列、產量統算、成績歸礦、效益歸縣”的辦法。延長油礦將一些油田邊緣的舊井和部分低產井承包給縣（市）經營，形成多層次開發石油的格局。
1985年3月，永坪煉油廠7萬噸/年催化裂化裝置開工建設，1986年5月建成。于1986年10月25日正式噴油投運。1985年中國石油工業部部長康世恩題詞“中國陸上第一口油井”；
1986年，永坪煉油廠加大技改力度，改造了常壓蒸餾裝置和催化裂化裝置。延安煉油廠1986年從加拿大坎姆魯普斯煉油廠引進的二手煉油設備，分別于1988年6月和1988年11月16日50萬噸/年常壓裝置和15萬噸/年催化裝置建成投產。
1987年，開發生產出了70號無鉛汽油，成為陜西省第一個生產無鉛汽油的煉油廠。
1987年9月4日起催化日加工量達到設計要求。最高日處理量283噸，為設計能力的121.5%，此套裝置也是我國第一套全重油同軸式催化裂化裝置。填補了國內小型常壓渣油催化裂化的空白。
1989年9月11日上午10時，江澤民在陜西省委書記張勃興、延安地委書記白恩培等領導的陪同下，到延長油礦管理局南泥灣油田的汾8井視察，他向延長油礦高級工程師楊毅剛詢問了南泥灣油田原油的比重、輕質油含量等基本特點。
1990——2000年
1993年8月，榆林地區石油助劑廠籌建處正式掛牌，籌建。
1994年5月，在紀念毛澤東為延長石油廠廠長陳振夏題詞“埋頭苦干”50周年之際，國務院總理李鵬為延長油礦題詞“埋頭苦干、再立新功”。
1996年國務院將此井確定為全國重點文物保護單位。
1996年，延安煉油廠開發生產出了90號汽油，成為陜西省第一個生產高標號汽油的煉油廠。
1996年10月，15萬噸/年常壓蒸餾裝置建成投產，1997年5月，7萬噸/催化裂化裝置建成投產。經過十多年的發展，現已形成原油一次加工150萬噸/年常壓裝置；二次重油加工80萬噸/年催化裝置；以及150萬噸/年汽油重整和20萬噸/年柴油加氫的配套裝置。
1998年，中國石油工業開始大重組、大改革，為了順應新形勢，省委、省政府決定將原來屬于延安市的延長油礦管理局、延煉實業集團公司和原來屬于榆林地區的榆林煉油廠合并，組建為省政府直屬的國有獨資企業，為陜北石油持續、科學開發奠定了基礎。
1999年2月4日，陜西省延長石油工業集團公司在延安掛牌運營。延長油礦第一口水平井位于延安市川口鄉編橋村南。
2000年11月11日開鉆，11月30日完井。井深945米，垂深515.013米，水平位移514.65米，該井是由勝利石油管理局鉆井公司負責鉆井施工，中原油田勘探局鉆井綜合工程處固井公司負責固井施工，延長油礦管理局工程處壓裂隊負責壓裂施工。延水平一井的順利投產，使延長油礦獲得了鉆井、完井、射孔、壓裂、管柱配置、測井等第一手資料。
2000年以后
2005年延安煉油廠10萬噸/年聚丙烯項目建成投產，結束了延長石油單一燃料型煉油加工的歷史，逐步向資源深加工型企業轉化。
2005年9月14日，陜西省政府在延安召開了陜西延長石油（集團）有限責任公司（延長油礦管理局）組建大會，陜西延長石油（集團）有限責任公司成功組建。11月11日前，延安、榆林兩市的14個縣（區）鉆采公司完成整體移交，標志著陜北石油企業重組工作取得了實質性進展。
2006年6月份，陜西興化集團有限責任公司、陜西省石油化工建設公司的國有資產劃入陜西延長石油（集團）有限責任公司; 6月30日，省委副書記、代省長袁純清，省委常委、常務副省長趙正永為新組建陜西延長石油（集團）有限責任公司揭牌。