Petrokemija d.d. osnovana je zaključkom Upravnog odbora Kemijske industrije Zagreb od 1.07.1959, broj 957/1959., kao Tvornica dušičnih gnojiva u izgradnji Kutina.

1964. godine se osnivačka prava i obveze prenose na Skupštinu općine Kutina , a 8. srpnja 1965. godine na INA – Industriju nafte Zagreb (INA – Tvornica dušičnih gnojiva u izgradnji). Nekoliko dana kasnije, 25. srpnja iste godine, obilježen je početak izgradnje.

Nova tvornica s radom je krenula početkom 1968. godine, a prve količine Uree, prvog mineralnog gnojiva proizvedenog u Kutini, dobivene su 18. ožujka 1968. u ranim jutarnjim satima.

Početkom 1968. godine u Kutini djeluju dva Inina pogona: Tvornica kemijskih proizvoda (poznatija kao Metan) i Tvornica dušičnih gnojiva. U jednu tvrtku, pod nazivom INA – Tvornica petrokemijskih proizvoda, integrirani su 1. lipnja 1968. Taj datum proglašen je kasnije Danom INA – Petrokemije, a prva svečanost održana je 1976. godine.

S ukupnom godišnjom proizvodnjom od 657.850 tona INA – Petrokemija 1972. postaje najveći proizvođač mineralnih gnojiva u Jugoslaviji.

Ugovor za izgradnju 2. faze tvornice mineralnih gnojiva u Kutini potpisan je u ljeto 1977., a kamen temeljac položen je 1. lipnja 1978. godine. Narednih godina Kutina postaje veliko gradilište, a prvo novo postrojenje, AN/KAN, starta s radom 28.10.1982.

Do 9. studenoga 1983. cijeli kompleks 2. faze bio je u pogonu, a svečano otvorenje održano je 27.11.1984. godine.

Ukupni kapacitet za proizvodnju gnojiva tada je iznosio 1.256.000 tona, što je u to vrijeme činilo 42 posto ukupnih jugoslavenskih kapaciteta. Početkom 1985. tvornica je imala 4416 zaposlenih, najviše u svojoj povijesti.

Zajedno s Petrokemijom razvijao se i grad Kutina, stekavši status regionalnog gospodarskog središta, a značajnu ulogu radnici tvrtke dali su i u Domovinskom ratu - svaki četvrti bio je branitelj. Tvornica je tijekom rata nekoliko puta raketirana, srećom bez ozbiljnijih posljedica.

Dana 1. ožujka 1991. godine u sudski registar upisano je dioničko društvo pod imenom INA – Petrokemija, poduzeće za proizvodnju i promet čađe, bentonitnih glina i mineralnog gnojiva, dioničko društvo.

Od 18.12.1996. tvrtka djeluje pod nazivom Petrokemija d.o.o., a 24. lipnja 1998. godine mijenja ime u Petrokemija d.d. zbog prelaska u dioničko društvo. 

U 50 godina postojanja tvornice u Kutini Petrokemija je proizvela i prodala diljem svijeta više od 50 milijuna tona mineralnih gnojiva.