Kinh doanh xăng dầu là lĩnh vực kinh doanh chủ đạo của Petrolimex. Hàng năm, Tổng công ty nhập khẩu 7-8 triệu m3 xăng dầu, chiếm khoảng 60% thị phần nội địa.

Doanh thu xăng dầu trung bình năm đạt trên 25.000 tỷ đồng, chiếm 80% tổng doanh thu toàn ngành. Phục vụ cho hoạt động kinh doanh, Petrolimex có hệ thống kho bể với sức chứa trên 1.200.000 m3 được phân bổ dọc theo chiều dài đất nước đảm bảo cho dự trữ và cung ứng xăng dầu theo nhu cầu của thị trường như: Tổng kho Xăng dầu Đức Giang (Hà Nội), Thượng Lý (HảI Phòng), Tổng kho Xăng dầu Nhà Bè (thành phố Hồ Chí Minh), Cụm kho Xăng dầu miền Trung (Phú Khánh - Bình Định - Đà Nẵng - Nghệ An), miền Tây Nam bộ, Cụm kho xăng dầu B12 (Quảng Ninh),…

Nhận thức rõ “xăng dầu là mạch máu quốc gia”, Tổng công ty coi kinh doanh xăng dầu không chỉ là vì lợi nhuận của công ty mà còn là nhiệm vụ chính trị đối với đất nước. Petrolimex xác định phải đảm bảo cung cấp đủ nhiên liệu với chất lượng tốt cho nền kinh tế trong mọi hoàn cảnh.

Thông qua hệ thống phân phối gần 1.500 cửa hàng bán lẻ và hệ thống đại lý 6.000 điểm bán trên toàn quốc, Petrolimex hiện nay là đơn vị lớn nhất cung cấp các chủng loại xăng dầu tốt nhất phù hợp với tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế, phục vụ đắc lực cho sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa của đất nước.