中国石化销售股份山西石油分公司前身是成立于1951年的中国石油公司太原支公司，1991年改名为山西省石油总公司，1998年成建制上划中国石化集团公司，2000年中国石化重组改制和主辅分离时，分设为中国石化股份有限公司山西石油分公司（上市公司）和山西省石油总公司（存续公司），存续公司于2009年11月交由山西石油分公司托管，2014年根据中国石化销售有限公司混合所有制改革部署，公司更为现名。

山西石油分公司业务涵盖成品油、航空煤油、天然气、充电及非油品领域，70余年来一直是山西省成品油主营单位。目前下辖11个市分公司、109个县（区）公司，用工总数8000余人，在用油库12座，库容62.4万方，加油站1300余座，便利店1100余座。