自民國五十九年起，因為經濟快速發展，北部用油更加激增，航空燃油及發電燃油亦漸有不足現象。長此以往，若能持續依賴南油北運，則無論海、陸運輸亦將不勝負荷。於是開始籌畫設立桃園煉油廠，廠區選在龜山、桃園、林口、蘆竹等四個鄉鎮市交界，且位於中山高速公路南崁交流道旁。為了配合桃廠此後油料儲運需要，中油公司也在沙崙地區興建外海浮筒、海底管線以及興建大型油槽及陸上輸油管線等，而第一座日煉十萬桶原油的蒸餾工廠及其相關工廠也於民國六十五年相繼安裝完成，六十六年四月正式生產。桃園煉油產正式生產以後，配合市場需要，充分供應北部地區軍民用油，對國防及經濟均具有重大貢獻。