La société Esso Raffinage S.A.F., filiale d'Esso S.A.F., gère deux raffineries : celle de Port-Jérôme-Gravenchon (Haute Normandie), l'une des raffineries européennes les plus grandes et les plus modernes, et celle de Fos-sur-Mer (PACA).

Cet outil industriel de premier plan permet à Esso de disposer d'une capacité de raffinage de 16,5 M tonnes/an qui représente près de 20 % de la demande pétrolière française.

Port-Jérôme Gravenchon est la plus importante raffinerie de production d'huiles de base d'Europe, avec une capacité proche d'un million de tonnes par an. Elle produit également des huiles blanches, huiles minérales très élaborées, totalement purifiées utilisées pour des applications diverses dans la pharmacie et la cosmétologie. Elle est équipée d'unités modernes de conversion (craqueur catalytique, Gofiner) ou de fabrication de carburants (isomérisation, alkylation). Grâce au projet PJ21 démarré en 2004, elle dispoe d'un haut taux de conversion, c'est à dire de fabrication de carburants et de bases pétrochimiques à partir des fractions lourdes contenues dans le brut. La totalité de la production d'essences satisfait déjà la future norme "Auto Oil 3" instaurant les carburants sans soufre (10 ppm max) et qui sera en vigueur en 2009. La production de la totalité du gazole aux normes 2009 nécessitera encore quelques investissements.

La raffinerie de Fos est équipée d'un craqueur catalytique et des facilités de désulfuration des carburants (essences et gazole) répondant aux nouvelles normes "Auto Oil 2" mises en place au 1er janvier 2005 qui imposent les carburants bas soufre (50 ppm max). Elle produit également du propylène pour la pétrochimie.