ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องมากว่า 60 ปี ไทยออยล์ก้าวจากโรงกลั่นเล็กๆ ขนาดกำลังการผลิต 35,000 บาร์เรลต่อวัน มาเป็นโรงกลั่นนํ้ามันแบบคอมเพล็กซ์ (Complex Refinery) ขนาด 275,000 บาร์เรลต่อวัน และมีความสามารถในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย ทั้งนํ้ามันสำเร็จรูป ผลิตภัณฑ์ปิโตรเคมี นํ้ามันหล่อลื่นพื้นฐาน
โรงกลั่นนํ้ามันไทยออยล์ได้รับการออกแบบให้สามารถสร้างมูลค่าสูงสุดจากระบวนการผลิต สามารถปรับเปลี่ยนระดับการผลิตผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมสำเร็จรูปแต่ละชนิดให้สอดคล้องกับความต้องการของตลาดและมีความยืดหยุ่นสูงในการใช้วัตถุดิบหรือนํ้ามันดิบจากแหล่งต่างๆ