В середине 1960-х годов на базе нижнекамского химкомбината была создана футбольная команда, долгое время представлявшая Нижнекамск в первенстве Татарстана.
Профессиональный статус «Нефтехимик» получил в 1991 году, когда состоялся их дебют во Втором дивизионе Первенства России. А всего через один сезон команда выиграла зональный турнир и поднялась в Первую лигу.
В том же 1992 году нижнекамцы смогли дойти до 1/16 финала Кубка, где, в присутствии 10 тысяч зрителей, уступили московскому «Спартаку».
В дебютном сезоне в Первой лиге «Нефтехимик» занимает седьмое место, годом позже становится шестым. Благодаря стабильно высоким результатам в Нижнекамске задумались о выходе в Высший дивизион, однако данная задача оказалась клубу не под силу. Более того, «Нефтехимик», в 1998 году, вылетает во Вторую лигу. Вернуться получилось всего за два сезона, при этому турнир 2000 года нижнекамцы прошли без поражений, одержав в тридцати матчах 26 побед.
Своего наивысшего достижения «Нефтехимик» добился по итогам сезона 19/20, прерванного из-за пандемии коронавируса. После 27 туров нижнекамцы занимали пятое место. В прошлом сезоне команде Кирилла Новикова не хватила трёх очков, для повторения своего успеха.
После тридцати одной проведённой игры нынешнего турнира «Нефтехимик» занимает девятое место. Отметим, что нижнекамская команда является одной из лучших в лиге по количеству выигранных единоборств. Клуб из Татарстана входит в тройку лидеров как по успешным единоборствам в атаке, так и по выигранным верховым дуэлям. Большой вклад в этот показатель внёс Максим Шоркин, в активе которого 75% выигранных верховых дуэлей.
Вратарь команды Андрей Голубев, на данный момент, занимает второе место в лиге по игре на выходе: в его активе 37 прерванных навесов соперника.
Главный тренер «Нефтехимика» Кирилл Новиков является воспитанником московского «Динамо», за главную команду которого провёл 31 матч. Вызывался в юношеские и молодёжную сборные России.
В 25 лет завершил игровую карьеру из-за травмы и начал работать тренером в системе «Динамо». С 2007 по 2010 годы являлся футбольным арбитром.
С октября 2019 по сентябрь 2020 занимал пост главного тренера столичного клуба.
13 января 2021 года Кирилл Александрович возглавил «Нефтехимик». Под его руководством нижнекамцы заняли восьмое место в турнире 21/22 годов, а в прошлом сезоне стали шестыми.
