Subholding ini bertanggung jawab terhadap kegiatan pengolahan minyak menjadi produk minyak dan produk petrokimia.
Terdapat di sejumlah kilang yang sudah beroperasi maupun proyek-proyek yang sedang dijalankan.
Kegiatan usaha pengolahan Pertamina didukung 6 kilang, yaitu:
1. Refinery Unit (RU) II Dumai
2. RU III Plaju
3. RU IV Cilacap
4. RU V Balikpapan
5. RU VI Balongan, dan
6. RU VII Kasim
Kapasitas pengolahan terpasang total mencapai 1.031 MBOPD atau sekitar 90 persen dari kapasitas pengolahan di Indonesia.