Dự án LHLHD Nghi Sơn là dự án lớn nhất từ trước đến nay, với tổng vốn đầu tư cho giai đoạn I là 6 tỷ USD. Dự án này do Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PVN) góp 25,1%, Tập đoàn Dầu khí Quốc tế Cô-Oét (KPI) góp 35,1%, Công ty Idemitsu (IKC – Nhật Bản) góp 35,1% và Công ty Hóa chất Mitsui (Nhật Bản) góp 4,7%.
Theo thiết kế, dự án LHLHD Nghi Sơn được xây dựng trên diện tích 1.118 ha thuộc địa phận của 7 xã gồm: Mai Lâm, Tĩnh Hải, Hải Yến, Hải Bình, Hải Thượng, Hải Hà và Nghi Sơn (huyện Tĩnh Gia). Thời gian thực hiện xây dựng Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn là 60 tháng, trong đó triển khai san lấp mặt bằng và xây dựng cơ sở hạ tầng là 22 tháng.
Ngày 10-5-2008 sẽ chính thức diễn ra lễ ký thỏa thuận hợp tác đầu tư giữa Tập đoàn dầu khí và tỉnh Thanh Hóa; trao giấy chứng nhận đầu tư và ra mắt Công ty TNHH Lọc hóa dầu Nghi Sơn; tiến hành động thổ khởi công san lấp mặt bằng Dự án LHLHD Nghi Sơn.