中国石化股份有限公司上海高桥分公司、中国石化资产经营管理公司上海高桥分公司（以下简称高桥石化）由原上海炼油厂、高桥化工厂、上海化学纤维二厂、上海合成洗涤剂二厂、高桥热电厂、上海农药厂、染化十五厂、上海石油化学研究所组建而成（后按照石油化工专业化发展要求，上海农药厂、染化十五厂、上海石油化学研究所先后退出）。
1981年，上海高桥地区已经形成了一个比较完整的石油化工工业区。除了上海炼油厂、高桥化工厂、上海第二化学纤维厂、高桥热电厂和上海合成洗涤剂二厂之外，还有上海农药厂、染化十五厂和上海石油化学研究所等企事业单位，分属于中央5个部和地方4个局领导。由于长期以来在计划经济下实行条块分割的管理体制，资源得不到充分利用，并严重阻碍了技术进步和劳动生产率的提高。
改革开放为高桥地区石化企业的联合带来了契机。中共中央提出了在国家计划指导下，“发展优势，保护竞争，推动联合”的方针，企业开始突破原有管理体制的束缚，各种经济联合体应运而生。1981年上半年，国家财政部《财政简报》登载了上海财政科学研究所写的《组织联合可以大幅度提高经济效益——关于高桥地区石油化工企业挖潜增产的调查》一文，介绍上海高桥地区的石油化工因体制分割而资源不能共享的情况，认为高桥地区的石油化工企业实行联合后，可以大幅度地提高经济效益。同年7月7日，国务院领导对此作了批示，“首先解决上海高桥地区的联合，取得经验，然后再着手搞第二个、第三个。”根据国务院领导的批示，由国家经委牵头派出联合调查组到上海专门调查研究企业联合的问题。8月22日，中共上海市委、市人民政府向国务院提出关于成立石油化工联合企业的报告。9月7日国务院批复，同意组建上海高桥石化工公司。
1981年11月6日，上海市人民政府在高桥化工厂隆重召开高桥石化公司成立大会。一个带有试点性质的全国第一家跨行业、跨部门的特大型经济联合体诞生了。并“为后来石油化工企业的改组、联合开了个好头。”
1981年高桥石化成立时，拥有固定资产原值46769万元，净值28139万元。公司占地面积162.8公顷。原油加工能力430万吨/年，年产各类油品367万吨，乙烯、丙烯、丁二烯等4万吨，化工产品6.50万吨，化纤7000余吨，热电装机容量12.5万千瓦。
2001年1月，由原高桥石化炼油厂、化工厂、供销公司并入中国石化股份公司上海高桥分公司；化工三厂、精细化工厂和热电厂并入中国石化集团公司上海高桥石化公司。
2003年10月，高桥石化“撤厂建部”。分别改为炼油事业部、化工事业部、聚氨酯事业部、精细化工事业部、热电事业部和供应销售部。
2007年，高桥石化聚氨酯事业部、精细化工事业部、热电事业部又并入中国石化集团资产经营管理有限公司上海高桥分公司。
长期以来，高桥石化按照中国石油化工集团公司的总体发展部署，通过引进国外先进技术和装备，对生产装置进行技术改造，扩大生产规模，推行清洁生产，提高对资源综合利用能力，致力于创新开发各类高端石化产品。目前，公司拥有固定资产原值145.6亿元，净值73.5亿元。占地总面积4.2平方公里（包括上海化学工业区部分）。原油加工能力提升到1130万吨/年，化工实物量100万吨/年，热电装机容量19.5万千瓦。
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