Kilang minyak (bahasa Inggris: oil refinery) adalah pabrik/fasilitas industri yang mengolah minyak mentah menjadi produk petroleum yang bisa langsung digunakan maupun produk-produk lain yang menjadi bahan baku bagi industri petrokimia. Produk-produk utama yang dihasilkan dari kilang minyak antara lain: minyak nafta, bensin (gasoline), bahan bakar diesel, minyak tanah (kerosene), dan elpiji.[1][2] Kilang minyak merupakan fasilitas industri yang sangat kompleks dengan berbagai jenis peralatan proses dan fasilitas pendukungnya. Selain itu, pembangunannya juga membutuhkan biaya yang sangat besar. Kilang minyak merupakan salah satu bagian downstream paling penting pada industri minyak bumi.