南沙贯彻生产发展与环保、生态相协调的思想,坚持“基地化、大型化、集约化、现代化”原则，建设世界级石化产业基地。位于南沙小虎岛的小虎石化码头已建成投产，该码头设计年吞吐能力1236万吨，共建成13个1000至5万吨级泊位，是目前珠三角地区最大的石化专业码头。码头的建成，将大大增强广州港石油接驳能力，缓解华南地区石油运输的紧张局面。此外，充分发挥港区优势，建设一批石化中下游项目，包括新加坡的科迪树脂、泰山石化储运，日本的新日石润滑油、东曹PVC，法国的沙多玛特种丙烯酸酯等10多家较大精细化工的项目。中国石油化工集团公司与科威特国家石油公司联合开展的年产量达1200万吨的炼油项目已经落户南沙，总投资额达到50亿美元，将成为中国最大的中外合资项目。2007年1－6月，石化产业实现工业总产值38.85亿元，同比增长8.27%。

新加坡泰山、法国沙多玛、新日本石油、东曹化工以及国内等10多个化工项目先后进驻南沙，形成产业群。