[[Berkas:ShellMartinez-refi.jpg|right|thumb|300px|Tampilan kilang minyak Shell/Valero Martinez]]
'''Kilang minyak''' (''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]].<ref name=Handwerk>{{cite book|author=Gary, J.H. and Handwerk, G.E.|title=Petroleum Refining Technology and Economics|edition=2nd |publisher=Marcel Dekker, Inc|year=1984|isbn=0-8247-7150-8}}</ref><ref name=Leffler>{{cite book|author=Leffler, W.L. |title=Petroleum refining for the nontechnical person|edition=2nd |publisher=PennWell Books|year=1985|isbn=0-87814-280-0}}</ref> 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 (industri minyak bumi)|downstream]] paling penting pada [[industri minyak bumi]].
