Первоначально исследовательские работы в Грозном осуществлялись в отдельных заводских лабораториях, объединенных в конце 1920 года в Центральную лабораторию «Грознефти». К началу 1927 года Центральная лаборатория объединяла уже 13 лабораторий: 8 – заводских, 4 – промысловых и 1 – товарной части. Штат Центральной лаборатории состоял из 47 сотрудников.

7 ноября 1928 года состоялось официальное открытие Грозненского нефтяного научноисследовательского института «ГрозНИИ» – первого нефтяного отраслевого института в СССР.

Коллектив «ГрозНИИ» первым в СССР разработал технологию процесса  алкилирования изопарафинов олефинами, «Грозгипронефтехим» по данным «ГрозНИИ» запроектировал первую в СССР промышленную установку сернокислотного алкилирования, которая была построена в Грозном в 1942 году.

В 1944–1946 годах «ГрозНИИ» совместно с «ВНИИ НП» разработали технологию отечественного каталитического крекинга. В 1946 году сотрудники «Гипрогрознефти» по данным «ГрозНИИ» запроектировали, а производственники Грозненского крекингзавода совместно с сотрудниками «ГрозНИИ» пустили в эксплуатацию первую в Советском Союзе опытно-промышленную установку 43-1 каталитического крекинга с подвижным шариковым катализатором. Первая в Советском Союзе промышленная установка каталитического крекинга была пущена в эксплуатацию в Грозном в 1950 году.

Приказом Министерства нефтяной промышленности СССР от 23 мая 1952 года институт разделен на Грозненский нефтяной научно-исследовательский институт по переработке нефти (ГрозНИИНП) и Грозненский нефтяной научно-исследовательский институт по добыче нефти (ГрозНИИНД), которые 15 ноября 1954 года приказом министерства обратно объединены в «ГрозНИИ». В 1965 году институт «ГрозНИИ» разделен на Грозненский нефтяной научно-исследовательский институт по переработке нефти (ГрозНИИ) и Северо-Кавказский нефтяной научно-исследовательский институт по добыче нефти (СевкавНИПИНефть).

В 70-е годы в «ГрозНИИ», «Гипрогрознефти» и «Грозгипронефтехиме» продолжались важные исследовательские и проектные работы, направленные на дальнейшее совершенствование процесса каталитического крекинга. Коллективом «Гипрогрознефти» на основе исследовательских данных «ГрозНИИ» была спроектирована промышленная установка Г-43-107М, которая была построена в г. Грозном в 1988 г. 

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 21 сентября 1978 года институт «ГрозНИИ» награждён орденом Трудового Красного Знамени.