پالایشگاه نفت سپاهان در سال ۱۳۷۱ به عنوان یکی از واحدهای پالایشگاه اصفهان آغاز به فعالیت نمود. این واحد پالایشگاهی در مهرماه ۱۳۷۸ به صورت یک شرکت سهامی خاص تحت عنوان شرکت «تصفیه روغن اصفهان» تأسیس شد. با توجه به طولانی شدن روند واگذاری کارخانه روغن سازی پالایشگاه اصفهان به صندوق‌های بازنشستگی پس‌انداز و رفاه کارکنان صنعت نفت، شرکت تا پایان سال ۱۳۸۰ هیچ گونه فعالیت عملیاتی و تجاری نداشته است و با تحقق امر واگذاری از ابتدای سال ۱۳۸۱ فعالیت آن آغاز شده است. همچنین به موجب مصوبه مجمع عمومی فوق‌العاده صاحبان در همان سال، نام شرکت به نفت سپاهان تغییر یافت. شرکت در سال ۱۳۹۲ به سهامی عام تبدیل و در سازمان بورس و اوراق بهادار تهران پذیرفته شد.