В ноябре 1970 года начались первые геодезические работы на отведенных под строительство площадях. В 1971 году возведение газзавода было объявлено Всесоюзной ударной комсомольской стройкой. 29 июня 1974 года Государственная приемочная комиссия СССР приняла в эксплуатацию пусковой комплекс первой очереди Оренбургского газоперерабатывающего завода. Эта дата стала днем рождения предприятия. Однако первая продукция завода была произведена раньше — 15 мая 1974 года потребителям отправлен первый миллиард кубометров очищенного газа. В сентябре 2021 года в магистральный трубопровод был подан уже полуторатриллионный кубометр газа. Вторая очередь завода была принята в эксплуатацию 26 декабря 1975 года, третья — 20 октября 1978 года. С вводом третьей очереди и газопровода «Союз» началась глобальная газификация Европы.

Оренбургский ГПЗ поддерживает тесные партнерские отношения с казахстанскими газовиками. Начиная с 1984 года завод принимает на переработку природный газ и конденсат Карачаганакского месторождения. Кроме того, активно ведется переработка попутного газа нефтяных компаний, что улучшает экологическую обстановку в регионе. Опыт оренбургских газопереработчиков стал востребованным для становления и развития Астраханского газового комплекса. Ряд инженеров и рабочих завода приняли приглашения трудиться на Амурском ГПЗ. Специалисты завода принимали участие в пуске производств за пределами страны. Оренбургский газоперерабатывающий завод — единственный в стране производитель природного одоранта — вещества, необходимого для придания газу специфического резкого запаха. Вместе с тем эксплуатация завода, учитывая его «зрелый возраст» и современные требования, усложняется и требует внедрения дополнительных мероприятий и технических решений. В связи с этим были построены и введены в эксплуатацию установка грануляции, складирования и отгрузки серы мощностью 500 тысяч тон в год, насосная пожаротушения с резервуарами запаса воды, блок дополнительных адсорберов очистки и осушки природного газа с отделением фильтрации, компрессорная установка, воздухоразделительная установка получения азота.

В рамках программы восстановления основных фондов реализуется большой объем работ по капитальному ремонту оборудования, в том числе факельных систем, теплообменного оборудования, систем автоматизации и энергетического хозяйства. В 2015 году реализован инвестиционный проект «Техперевооружение объектов третьей очереди Оренбургского ГПЗ для приема газа Карачаганакского НГКМ», что позволило увеличить объем переработки газового сырья КНГКМ до 9 млрд м³ в год. Для решения задач по обеспечению требований промышленной безопасности и повышению эффективности работы оборудования в настоящее время выполняется проектирование по объектам «Узлы измерения нестабильного конденсата ОНГКМ и КНГКМ на Оренбургском ГПЗ», «Техперевооружение объектов первой очереди Оренбургского ГПЗ», «Реконструкции складов сжиженных углеводородных газов». Реализация этих инвестиционных проектов значительно повысит уровень промышленной безопасности и надежности эксплуатации газоперерабатывающего завода и всего Оренбургского газохимического комплекса в целом.