Нефть химийн үйлдвэр нь гол төлөв түүхий тос, байгалийн хий болон бусад түүхий эдийг боловсруулж дизель, керосин, бензин, резин, эслэг, химийн бодис болон бусад бүтээгдэхүүн болгон борлуулдаг химийн үйлдвэр юм. Энэ салбарт үйлдвэрлэлийн хий болон задгай хий чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ацетилен, этилен, пропилен, бутен, бутадиен болон бусад үйлдвэрлэлийн хий нь нефть химийн үйлдвэрийн үндсэн түүхий эд юм.