LyondellBasell vznikla fúziou spoločností Basell (spoločný podnik spoločností BASF a Shell) a Lyondell, ktorá bola významným výrobcami chemikálií už od 50. rokov. Výrazne sa spoločnosť v roku 2009 po fúzii podala na bankrot v dôsledku vysokého dlhovej záťaže prevzatého pri fúzii v roku 2007. Bola zreorganizovaná ako LyondellBasell NV a v roku 2010 bola opätovne uvedená na burzu. LyondellBasell má po vystúpení z oblasti rafinácie v roku 2025 päť reportovateľných segmentov: olefíny a polyolefíny Amerika (O&P A), olefíny a polyolefíny Európa-Ázia-International (O&P EAI), intermediáty a deriváty (I&D), pokročilé polymerické riešenia (APS) a technológie.