La actividad química, adscrita a la división de Downstream, produce y comercializa una amplia variedad de productos, que abarca desde la petroquímica básica hasta la derivada. Comercializa sus productos en más de 90 países y lidera el mercado en la Península Ibérica.

| Capacidad de Producción | |
|---|---|
| Miles de toneladas | |
| Productos petroquímicos básicos | |
| Etileno | 1.362 |
| Propileno | 904 |
| Butadieno | 202 |
| Benceno | 290 |
| Etil terc-butil éter | 50 |
| Derivados petroquímicos | |
| Poliolefinas | |
| Polietileno(1) | 875 |
| Polipropileno | 520 |
| Productos intermedios | |
| Óxido de propileno, polioles, glicoles y estireno monómero | 1.189 |
| Acrilonitrilo/Metil metacrilato | 166 |
| Caucho(2) | 115 |
| Otros(3) | 69 |
La producción se concentra en tres complejos petroquímicos situados en Puertollano y Tarragona (España), y en Sines (Portugal), en los que existe un alto nivel de integración entre la química básica y la química derivada, así como con las actividades de refino en el caso de los complejos de España. Repsol cuenta también con diferentes compañías subsidiarias y filiales, a través de las cuales dispone de plantas dedicadas a la fabricación de derivados del estireno, especialidades químicas y caucho sintético, este último a través de Dynasol, alianza al 50 % con el grupo mexicano KUO, con plantas en España y México.
El resultado de explotación de la actividad química adscrita a la división de Downstream en 2011 presentó un incremento del 113% frente al año anterior. La mejor situación, tanto en lo referente a la demanda como a los márgenes, a lo largo del primer semestre del año y la consolidación de fuertes medidas de reducción de costes, optimización y ajustes de la producción en las plantas, permitieron la mejora del resultado a pesar del debilitamiento del sector experimentado en el segundo semestre del año.
| Magnitudes operativas química | |||
|---|---|---|---|
| Miles de toneladas | |||
| 2010 | 2011 | 2011/2010 | |
| Capacidad | |||
| Petroquímica básica | 2.808 | 2.808 | 0,0% |
| Petroquímica derivada | 2.933 | 2.933 | 0,0% |
| TOTAL | 5.741 | 5.741 | 0,0% |
| Ventas por productos | |||
| Petroquímica básica | 874 | 889 | 1,7% |
| Petroquímica derivada | 1.744 | 1.770 | 1,5% |
| TOTAL | 2.618 | 2.659 | 1,6% |
| Ventas por mercados | |||
| Europa | 2.263 | 2.311 | 2,1% |
| Resto del mundo | 355 | 348 | -1,9% |
| TOTAL | 2.618 | 2.659 | 1,6% |
Las ventas a terceros en 2011 ascendieron a 2,66 millones de toneladas, frente a los 2,62 millones de toneladas de 2010, lo que supone un incremento del 1,6%.
Adicionalmente, durante 2011 continuaron las inversiones destinadas principalmente a la mejora y optimización de los activos existentes, a mejoras en la eficiencia, reducción de costes y a la mejora de los estándares de calidad, seguridad y medio ambiente.