C 1991 года начался процесс вхождения завода в компанию «ЛУКОЙЛ». Это событие стало точкой отсчета для развития предприятия на новом качественном уровне. До 2000 года было завершено строительство установки точечного налива нефтепродуктов «Эллин», окончена реконструкция установок АВТ-6, АВТ-3, бензинового риформинга. Реконструировано аварийно-факельное хозяйство. Введены в эксплуатацию новые компрессорные станции, а также автоматическая станция смешения бензинов, эстакада слива нефти, азотно-кислородная установка.
Предприятие имеет богатую историю, в которой отразились этапы развития промышленности всей страны. Датой рождения Волгоградского (Сталинградского) НПЗ считается 21 декабря 1957 года. Первая очередь завода включала всего четыре объекта топливного производства:
установка обессоливания и обезвоживания нефти ЭЛОУ-АВТ-3;
установка первичной переработки нефти АВТ-4;
установка термического крекинга мазута №8;
аварийно-факельное хозяйство и объекты общезаводского хозяйства, обеспечивающие пуск и работу технологических установок.
Ассортимент нефтепродуктов в то время включал в себя всего четыре наименования: бензин автомобильный этилированный марки А-66, реактивное топливо ТС-1, дизельное топливо летнее и нефтяное топливо — мазут малосернистый.
В начале 60-годов XX века началось интенсивное развитие завода. Были построены и введены в эксплуатацию две установки первичной переработки нефти, установки производства масел, присадок, битума, кокса.
2000—2005 годы. Ускоренная модернизация

В этот период были введены в эксплуатацию: установка гидроочистки дизельных топлив (завод перешел на выпуск малосернистого дизельного топлива); комплекс газовых установок; установка по производству гранулированной серы. Проведена реконструкция комплекса масел КМ-3, что позволило заводу производить синтетическое масла из собственного сырья. Введена в эксплуатацию 1 очередь установки прокалки кокса. Построена линия затаривания масел, начат их выпуск в мелкой таре.
2005—2010 годы. Развитие производства бензинов

Введен в эксплуатацию комплекс каталитического риформинга. Это позволило заводу значительно увеличить выпуск высокооктановых бензинов, снизив затраты на их производство. Введена в эксплуатацию установка изомеризации бензиновых фракций, завод освоил выпуск автобензинов по стандарту ЕВРО-3. Выполнена реконструкция очистных сооружений, освоена технология утилизации нефтешламов, накопленных за время эксплуатации завода, проведена реконструкция установки замедленного коксования №60.
2011—2015 годы. Переход на ЕВРО-5

Введена в эксплуатацию установка гидроочистки дизельного топлива, с ее пуском завод стал производить весь объем дизельного топлива по стандарту ЕВРО-5. Выпуск автомобильных бензинов также полностью переведен на стандарт ЕВРО-5. Введена в эксплуатацию установка замедленного коксования, что позволило вывести из эксплуатации 2 устаревшие установки, было увеличено производство кокса, снижен выпуск мазута, увеличена глубина переработки нефти. Запущена вторая очередь установки прокалки кокса. Введена в эксплуатацию установка первичной переработки нефти АВТ-1. Закончено строительство и пущен в эксплуатацию комплекс глубокой переработки вакуумного газойля.
2016-2020 годы. Модернизация продолжается

В 2016 году закончено строительство и пущен в эксплуатацию крупнейший в России комплекс глубокой переработки вакуумного газойля. Это позволило значительно увеличить выпуск моторных топлив стандарта ЕВРО-5, компонентов автомобильного бензина и сжиженных газов. В феврале 2018 года была запущена солнечная электростанция, построенная на территории Волгорадского НПЗ. Под ее строительство были отведены незадействованные в производственном цикле земельные участки завода. Реализация данного проекта стала возможной благодаря правительственной поддержке возобновляемых источников энергии в России. Вторая очередь солнечной электростанции (СЭС) была запущена в мае 2021 года.
2021-2023 годы. К НОВЫМ РУБЕЖАМ

В январе 2021 года был открыт комплекс производства высокоиндексных масел. С его запуском завод увеличил выпуск качественных масел II группы с улучшенными потребительскими свойствами. Кроме того, пуск комплекса позволил уменьшить расход энергии и снизил экологическую нагрузку в заводском сегменте производства масел. В 2022 году завершен проект масштабной реконструкции технологической установки первичной переработки нефти ЭЛОУ-АВТ-5 и установки селективной очистки масел. Реализация проекта позволила увеличить объем переработки нефтяного сырья, нарастить производство керосина и дизельных фракций. В результате внедрения современных технологических и цифровых решений повысилась энергоэффективность производства и снизились удельные показатели выбросов углекислого газа. В 2023 году завершены работы по реконструкции установки селективной очистки № 26, проект направлен на замену морально устаревшего и технически изношенного оборудования. В 2023 году завершено техническое перевооружение установки ЭЛОУ АВТ-1. В результате увеличена мощность объекта до 121%. Повышена надёжность и улучшены показатели энергоэффективности. В 2023 году завершены работы по увеличению мощности установки гидрокрекинга до 110%.