Els fundadors, vinculats al grup Banc de Catalunya, crearen la societat com a contrapunt de la SA Compañía Arrendataria del Monopolio de Petróleos , amb la qual signà contracte de subministració el mateix 1929. El 1930 construí una refineria, la primera d’Espanya, a Santa Cruz de Tenerife. Té el 100% de la societat CIEPSA —Compañía de Investigación y Explotaciones Petrolíferas, SA—, que explota els jaciments situats a la costa de Tarragona i, des del 1996, a Algèria. El 1991, amb un grup japonès, creà Induquímica per a la producció d’acrílics. Des del 1992 controla el 25% de CAMPSA, i el 1997 absorbí ERTOIL. Controlada inicialment pel Banco Central, és participada també, entre d’altres, per Elf Aquitaine, ENDESA i IPIC (Emirats Àrabs Units). El grup CEPSA té representació a Itàlia, la Gran Bretanya, Portugal i el Canadà, on el 1995 creà la planta PETRESA.