延长石油厂开办于1907年9月10日，当时年产量仅2.5吨。稍后，富平人张午忠、绥德人张允耀由日本留学回国后，购买钻机，在西安成立延长石油总厂。
    1914年，北洋军阀政权与美国的美孚油矿公司签订了“中美合股采办合同”，股额3000万元(白洋)。后美方因到处凿井，出油不丰，遂废弃合同，油矿仍由陕西自办。
    1935年6月，延长县城获得解放，延长石油厂回到人民手中。同年12月，中华苏维埃共和国西北办事处国民经济部部长毛泽民和工业科科长高登榜等，亲自踏勘了延长油田，并组织恢复了延长石油厂的生产。从1935年12月至1936年2月，延长石油厂共产油35吨，并提炼挥发油200公斤，汽油1000公斤，头等油1.3万公斤，二等油6000公斤。产量超过了延长石油厂以往任何一年的产量。同时，还加工了一批油墨、石蜡、凡士林等。此外，油厂还在永坪石油沟(属延川县)一带新凿两口油井。
    1938年3月10日，陕甘宁边区政府发布命令，决定成立军事工业局，滕代远任局长，王诤、李强任副局长。延长石油厂归军工局管辖，陈振夏任厂长。这时，油矿有工人50余名，每日出油200多公斤。1939年12月，陈振夏带领工人在延长城西七里村一带打成一口新油井，出油颇丰，保证了石油产量的持续上升。到1941年6月底，延长石油厂共有资金127716元(边币)，蒸汽机3部、锅炉2个、打井钻机1套，炼油锅4口。有工人58名，工程师1名(陈振夏兼任)，技术员4名。
    1941年1至6月，延长石油厂共产原油7225桶(每桶5加仑)，并提炼汽油426桶，普甲油1692桶。比1940年全年产量增加了3倍。到1942年10月为止，延长石油厂(包括永坪分厂)保证了边区各机关、部队无线电台和公营工厂的用油，并供给了一部分汽车用油和照明用煤油。这一时期，平均月产石油1200余桶。
    1942年6月4日，陕甘宁晋绥联防军司令部成立，延长石油厂划归联防司令部后勤部管辖。从1943年4月1日起改变了石油厂的经营管理制度，油厂实行自负盈亏，并上缴利润的40％，其余资金，以利润总数的40％作为本厂扩大再生产的基金，15％用于职工分红，5％作为社会保险费积存。由于精简整顿，增加工时，严肃奖罚制度和改津贴制为工资制，使石油厂焕发了活力。1948年比1942年增加产量约4倍。1943年，石油厂共有职工126人。当时，油厂设生产管理科和经营管理科。
    1944年，延长石油厂共产原油25858桶，其中提炼汽油3146桶，特甲油9385桶，普甲油8858桶。1945年，共产原油11376桶，其中提炼汽油991桶，特甲油2482桶，曾甲油1971桶。
    从1939年至1945年底的7年中，延长石油厂共生产原油136920桶，其中提炼汽油11156桶，特甲油29280桶，普甲油27670桶，白蜡油28134桶，润滑油2928桶。在非常艰苦的条件下，延长石油厂生产的产品“足供边区消费而有余”，被誉为“功臣油矿”。1944早5月，毛泽东亲笔为厂长陈振夏题词：“埋头苦干”。
    1947年初，延长石油厂停办，1948年夏又恢复生产。
    延长石油厂为我国石油工业的发展奠定了基础，培育了一批生产和管理人才，摸索出了一套宝贵的经验。人们把延长油矿誉之为“中国石油的母亲”。肖华在1979年5月所写的《访长庆油田》一诗中这样说：“当年延长一涓流，汇成浩荡石油军。”
    延长石油厂旧址现仅保存有部分土窑洞。延长西门外西街小学里仍保留着一口油井，并树有纪念碑，康世恩题字：“中国大陆第一口油井”。