INA je osnovana 1. siječnja 1964. spajanjem Naftaplina Zagreb, Rafinerije nafte Rijeka i Rafinerije nafte Sisak. Prvih dana djeluje pod nazivom Kombinat nafte i plina, a 26. studenoga iste godine dobiva današnje ime.

Potkraj 1964. dijelom Ine postaje Trgovina, a 1966. godine i Rafinerija Lendava. Proces je nastavljen, pa INA s vremenom izrasta u tvrtku koja uključuje Rafineriju nafte Zagreb, Tvornicu mineralnih gnojiva u Kutini, Petronaftu Solin, Naftovod Opatovac – Bosanski Brod, Inženjering Zagreb, petrokemijske tvornice OKI Zagreb i DINA Omišalj.

Od početna 2,2 milijuna tona godišnjega preradbenog kapaciteta, Inine su rafinerije 1979. došle do kapaciteta od 15 milijuna tona. Dogodilo se to zahvaljujući puštanju u rad pogona Rafinerije nafte Rijeka na Urinju 1965, povećanju kapaciteta Rafinerije Sisak, te izgradnji pogona Rafinerije Zagreb na Žitnjaku 1971.

Naftaplin je 1980. godine izvukao iz bušotina tri milijuna tona crnog zlata. Od 195 benzinskih postaja, koliko ih je imala 1966, INA desetak godina potom posjeduje više od 500 postaja. Godine 1979. pušten je u rad naftovod od Omišlja prema Sisku i ostalim potrošačima u kontinentalnoj unutrašnjosti (Bosanski Brod, Pančevo, Novi Sad). INA je jedan od glavnih financijera njegove izgradnje.
Ekonomska kriza u Jugoslaviji osamdesetih godina prošlog stoljeća zaustavlja razvojni ciklus. Tijekom Domovinskog rata, u prvoj polovici devedesetih godina prošlog stoljeća, INA je energetski oslonac Republike Hrvatske.

Od 1990. ona je poduzeće u državnom vlasništvu, od 1993. dioničko društvo. Prva faza privatizacije - u kojoj kupnjom 25 posto plus jedne dionice Inin strateški partner postaje tvrtka MOL - okončana je 2003. godine. Sedam posto dionica preneseno je 2005. u Fond hrvatskih branitelja iz Domovinskog rata.

Godine 2006. dionice Ine izlistane su na Zagrebačkoj i Londonskoj burzi te je u javnoj ponudi 17 posto dionica prodano privatnim i institucionalnim investitorima.

Godine 2007. nastavljen je proces privatizacije prema Zakonu o privatizaciji te je 7 posto dionica ponuđeno na kupnju bivšim i sadašnjim zaposlenicima Ine. Nakon prodaje 7 posto dionica sadašnjim i bivšim radnicima Ine, vlasnička struktura kompanije se izmijenila te je u državnom vlasništvu ostalo manje od 50% ukupnih dionica. U ovom su smislu hrvatska Vlada i MOL potpisali su Prve izmjene i dopune Ugovora o međusobnim odnosima.

Među današnjim prioritetnim zadacima je ostvarenje modernizacijskih projekata kojima će se rafinerije osposobiti za proizvodnju goriva prema europskim V-standardima.