АК «Транснефть» была учреждена постановлением правительства в 1993 году на базе Главного управления по транспортированию и поставкам нефти (Главтранснефть), созданного в 1970 году.
В 1990-е годы уровень добычи нефти в России упал, поэтому строительство новых магистральных нефтепроводов не велось, главной задачей отрасли было поддержание в рабочем состоянии уже построенного.
С 1999 года объемы добываемого в стране углеводородного сырья внось стали расти, что послужило толчком к развитию ОАО «АК «Транснефть».
В 2001 году была создана Балтийская трубопроводная система (БТС), которая открыла прямой путь на экспорт через порт Приморск. Пропускная способность системы к концу 2006 года достигла 74 млн тонн нефти в год.
В 2006 году компания начала сооружение Магистрального нефтепровода «Восточная Сибирь – Тихий океан» (ТС ВСТО).
В 2009 году стартовало сооружение второй очереди Балтийской трубопроводной системы (БТС-2), и уже в 2012 году из порта в Усть-Луге вышел первый танкер с нефтью, которая поступила по БТС-2.
В 2010 году было начато сооружение ТС ВСТО-2.
В 2016 году компанией завершен первый этап проекта «Севере», благодаря которому стало можно транспортировать дизельное топливо в направлении порта Приморск по магистральным трубопроводам. Завершенный в 2018 году второй этап проекта позволил существенно увеличить объемы транспортировки.
В 2017 году завершена реализация первого этапа подобного проекта по транспортировке дизельного топлива «Юг».
В 2018 году завершено строительство сливной железнодорожной эстакады на головной перекачивающей станции «Тингута». Станция позволит принимать в систему магистральных трубопроводов ПАО «Транснефть» до 2 млн тонн нефтепродуктов ежегодно.
В 2023 году «Транснефть» приблизилась к максимальному импортозамещению технологий. В настоящее время одним из главных приоритетов компании является поддержание высокого уровня технологического развития, и расширение собственного производства необходимой для этого продукции.
