1913年、住友グループが手掛けていた別子銅山（現 愛媛県新居浜市）での銅精錬事業の煙害を解決する為、煙害の原因となる銅鉱石中の硫黄成分を取り出して肥料を製造する「住友肥料製造所」として創業。その後は、1944年、日本染料製造株式会社を合併して、染料、医薬品部門に進出（現在の大阪・大分工場）。1958年、愛媛工場で、エチレンおよび誘導品の生産を開始し、石油化学部門へ進出。2005年には、サウジ・アラムコと折半出資の合弁会社（当時）「ペトロ・ラービグ」を設立。世界最大級の石油精製・石油化学コンビナートとなっている。

あらゆる産業分野に幅広く用いられ、その分野のコアとなる素材を提供。「エッセンシャルケミカルズ部門」「エネルギー・機能材料部門」「情報電子化学部門」「健康・農業関連事業部門」「医薬品部門」の5事業部門があり、各々の事業バランスが良く、安定した収益基盤を持つ。半導体関連では、リソグラフィー工程で使われるフォトレジストを製造し、高い世界シェアを誇る。また情報電子化学部門では、有機ＥＬディスプレイ用偏光フィルムおよびタッチセンサーで世界トップクラスのシェア。

海外にも拠点が多く、グローバルな環境で働ける環境。売上の6割以上を海外事業が占めており、特にサウジアラビアでの石化事業、韓国中国での情報電子事業、北米での医薬農薬事業等、海外で強い製品群を持っている。

単に素材を川下に向かって供給するだけでなく、最終製品の製造まで手がける等、製品に応じた最適な形で様々なビジネスをつくりだしている。

研究開発についても注力しており、4,000名を超える研究者が所属。特許保有件数も14,000件以上を誇る。事業部門研究所（各事業に関わる製品や基幹・要素技術の研究開発）とコーポレート研究所（新規事業へ進出する為の技術開発）、生産安全基盤センターの3つに大きく分かれ、各研究所がいずれかに紐づく形の体系だった組織構成となっている。
「触媒設計」、「精密加工」、「有機・高分子材料機能設計」、「無機材料機能設計」、「デバイス設計」、「生体メカニズム解析」という、6つのコア技術を深め、産学連携も含めたオープンイノベーションにも積極的に取り組む。

2025年3月期決算ではV字回復を達成し、成長軌道への回帰を強める。中期経営計画では、2027年度までに全社員のうち中途採用者が占める割合を10%から40%へ高める方針を掲げており、過去にない規模感で採用意欲が高まっている。