淮南化工总厂位于田家庵区泉山，1965年建成投产，为国家大型（二级）全民所有制工业企业，化工部56个重点氮肥企业之一。1990年末，企业占地总面积147.34万平方米，建筑面积39.79万平方米，固定资产原值4.09亿元，净值1.85亿元，年产总氮13.53万吨，实现工业总产值1.09亿元，上交利税2144万元，是安徽省千万元利税大户，市工业的支柱企业之一。
1956年，国务院决定在全国兴建一批中型合成氨装置企业。次年10月，确定在淮南市成立安徽肥料厂筹备处，开工建设一期工程。建设规模为年产合成氨5万吨，最终产品为硫酸铵。1958年12月10日，国家计委批准，将产品调整为硝酸铵，并由厂自行设计。工艺上，将原“常压法”改为“综合法”生产稀硝酸，将原“湿法供氨”改为“干法供氨”。对施工设计方案也进行了完善。1959年8月筹备处更名为淮南氨厂。因正值国民经济困难时期，淮南氨厂三度下马停缓建，但企业职工艰苦创业、因陋就简地上了两套年产400吨的硫酸生产装置，每小时产50立方米的氧气制备装置，年产1.5万吨的水泥简易生产装置以及可生产23种化学试剂的小型装置。
1963年初，氨厂建设工程重新上马，隶属国家化工部领导，改称化学工业部淮南化肥厂。年底，淮南化肥厂、淮南化工建设公司和淮南化工设计院3个单位合并，成立淮南化肥厂指挥部。3家合署办公后，共同拟定建厂总规划及综合进度方案，对工程实施统筹安排，合理交叉作业，施工建设进度加快。1964年12月，原3个单位又独立并恢复原建制，化肥厂工程建设由化三建负责。1965年工程进入攻坚阶段，在完成三项地下工程和厂区供排水管及铁路线工程后，攻克水电关、高层地下建筑关和设备材料关。6月5日，第一套年产2.5万吨合成氨装置提前试车成功；随后，完成了设备、工艺管道、自控电气工程收尾，解决蒸汽问题，进行生产系统设备单体试车。至此，淮南化肥厂持续8年的一期工程建成，厂区总面积达132.5万平方米，其中生产区面积为81.15万平方米，民用建筑面积为8.73万平方米；安装设备1475台，重1.07万吨。全部工程实际投资额为1172.66万元，比概算节约投资211.20万元，工程质量鉴定总评为优良。9月23日化肥厂生产出第一批合格的硝酸铵，创造出我国自行设计、自制设备、自己施工安装的中型氮肥厂试车时间最短的纪录，并在当年实现了化工部提出的一次试车成功、一个月达到设计能力、连续生产100天的目标。接着，淮化第二系统又一套年产2.5万吨合成氨装置也于当年12月30日顺利投产。1966年，淮化拥有固定资产1.2亿元，职工2195人，合成氨总产量超过设计能力，达8.425万吨，创产值4193万元，实现利润2584万元。受到化工部和安徽省的嘉奖。
“文化大革命”期间，工厂因“武斗”而一度被迫停产，设备状况也急剧恶化。1967年开始的二期扩建工程受到严重干扰，1967～1974年的8年里，多数工程进展缓慢，有的停建。到1976年，尽管对二期扩建工程已投入资金9390万元，建成了浓硝酸工程、1号焦炉工程、甲醇工程、1号汽轮发电机组、FL-3500-3型空分装置、1.2万吨联碱装置，但企业的生产无明显起色，当年淮化总氨产量仅87779吨（其中合成氨72336吨、粗甲醇15443吨），仅比投产的第一年增加3517吨；工业总产值为5010万元，只比投产第一年增加817万元；企业全员劳动生产率为9980元，与投产第一年的18722元相比，反而下降了一半；工厂利润仅184万元，只及投产第一年利润2584万元的7.1%。
“文化大革命”结束后，淮南化肥厂从1977年开始进行以整顿设备为突破口的恢复性整顿。全厂职工学习大庆石油工人“三老四严”精神，整设备、赛三创（创一类岗位、创红旗设备、创无泄漏工区），大打设备翻身仗，收到显著成效。设备完好率由1977年的60%升至1978年的90%，泄漏率由25‰降至4‰。部分氧化的脱碳装置和转化装置、35吨锅炉工程、污水处理工程和8号煤气炉工程相继竣工投运；11万吨尿素装置也于1979年9月2日顺利竣工投产，二期工程全面完成。1980年后，淮化又开展了更大规模的企业整顿工作，从管理制度、生产秩序、厂容厂貌、文明生产、能源消耗等各方面对工厂进行综合治理，企业面貌焕然一新。1983年，淮化的企业整顿工作经省市验收合格，被授予无泄漏工厂称号。1984年，又被命名为清洁文明工厂。
80年代，对合成氮系统工艺进行了重大改造。一批重大的改扩建工程和新产品装置相继竣工投产。1980年，合成弛放气回收装置落成；1981年，生活区煤气工程竣工；1982年，焦化粗酚工程、2号尿素合成塔工程、3号汽轮发电机组相继建成；1983年，直径1米氨合成塔中置锅炉工程投入使用；1984年，100吨／时焦化污水生化处理装置建成投产；1985年建成1500吨／年食用液体二氧化碳装置；1986年，1.5万吨／年甲醛装置、普里森分离回收氢装置（从美国引进）、150吨轨道计量衡工程先后竣工；1987年，年产各1万吨硝酸钠、亚硝酸钠装置投产；1988年，造气含氰污水处理工程、水质稳定工程、冰机扩建工程、锅炉改造工程（5台链条炉全改为半煤粉炉）完工；1989年，1000吨／年草酸装置投入运行；1990年，热电站工程（两台75吨／时锅炉）、5万吨／年焦油加工装置投产。这些工程的相继建成并发挥效益，扩大了生产规模，增强了经济实力，使淮化在80年代末跨入了国家大型化工企业的行列，成为淮南煤化工基地的支柱企业。
在企业发展历程中，广大职工、科技人员开展技术革新活动，对全厂工艺设备进行了多项革新改造，其中的重大项目有：利用淮南单种煤炼焦试验成功，开发了淮南单种煤炼焦工艺；将合成氨生产工艺改革为“联醇”工艺；自行设计并改造UGI型煤气发生炉为富氧连续气化炉；创造了LC-32/40型量斗式十二嘴回转插袋机；创焦炉不停产大修法；链条锅炉改为半煤粉炉；氧化转化炉炉头改造；冰机串联操作；提高氢氮压缩机和K480型离心压缩机转速；甲醇汽油的试验研究。这些来自职工群众的技改技措，对发展壮大淮化起到了重要的推动作用。到1990年末，淮南化工总厂已拥有年产15万吨总氨的生产能力和14套规模宏大的生产装置，全厂设备总台数达3509台，其中主要设备有266台。企业固定资产已达4亿多元，按1990年不变价计算，每年可创工业产值2亿元以上。
企业产品达几十种，其主产品的年生产能力为：合成氨9万吨、甲醇6万吨、浓硝酸4万吨、焦炭28万吨、尿素11万吨、硝酸铵11万吨、甲醛2万吨、氨水5万吨、硝酸钠和亚硝酸钠各1万吨、处理焦油5万吨、动力苯2000吨、自发电5000万千瓦时。企业主要产品质量优良，其中精甲醇、尿素、农用颗粒硝酸铵、浓硝酸为部优产品；甲醛、轻苯、硫酸铝及贴面装饰板为省优产品。这些产品多数为化学工业的原材料，为企业日后开发具有高技术含量和高附加值的精细化工产品奠定了坚实的基础，使企业在发展上拥有极为广阔的天地。
1990年，全厂有职工6804人，其中生产工人4494人，技术人员485人，管理人员308人。全厂有中高级专业技术人员658人。企业自投产到1990年，累计生产总氨283万吨，实现产值18.1亿元，上交利税3.2亿元，为国家建设做出了重大贡献。
淮化还兴办了泉山化工厂，泉化为独立核算、自负盈亏的集体所有制企业。1990年固定资产505万元，有6个生产车间和1个服务联营部，793名职工，创产值510万元。主要产品有10多种，其中全部直接供给淮化用的产品有硫酸铝、碱式铝和编织袋等3种；电石、氧气在满足淮化生产需要后部分销往市场；此外，装饰板、脲醛树脂胶、酚醛树脂胶、电缆桥架等产品，销往国内7省209个市、县。