济柴始建于1920年，是我国最早生产柴油机的厂家之一。

1964年，由农业部划归石油工业部，转向石油勘探动力。

1965年，独立自主研制成功12V190柴油机，填补了我国石油钻探动力的空白。

1985年，荣获国家质量管理奖。

1986年，12V190B型柴油机荣获国家金质奖。

1988年，国内首台大功率天然气机在济柴诞生，填补了中国增压大功率天然气机的空白。

1996年，作为中石油首家试点企业进行股份制改造，组建起济南柴油机股份有限公司。同年在深圳证券交易所上市，简称“石油济柴”，股票代码000617。

2006年，济柴新厂在济南经济开发区正式竣工投产。

2009年，济柴产品荣获“中国驰名商标”称号。

2009年，260、140系列发动机在济柴研制成功，形成大中小缸径并举的新格局。

2009年，原四川石油管理局成都天然气压缩机厂进行专业化重组，正式划转进入济柴，定名为济南柴油机厂成都压缩机公司。这标志着济南市的工业门类中，又增加了压缩机制造及成撬业，实现了产业链的跨省延伸。

2010年，济南柴油机厂更名为中国石油集团济柴动力总厂。

2010年4月23日，石油钻井用高性能175系列柴油机在济柴完成概念设计。