TPAO, 1954 tarihinde 6327 sayılı kanunla, kamu adına hidrokarbon arama, sondaj, üretim, rafineri ve pazarlama faaliyetlerinde bulunmak amacıyla kurulmuştur.

1954 – 1983 yılları arasında entegre bir petrol şirketi yapısında arama, üretim, rafinaj, pazarlama ve taşımacılık gibi pek çok faaliyetlerde bulunmuş, sonrasında yapılan yasal düzenlemelerle, yürüttüğü faaliyet alanlarının sayısını azaltmıştır. Günümüzde TPAO, hidrokarbon arama ve üretim projeleri yürüten ulusal petrol şirketi olarak faaliyetlerine devam etmektedir.