Еще в конце 60-х годов прошлого столетия научное сообщество разных стран начало эксперименты по связыванию атмосферного азота в аммиак как основу для других соединений для использования в сельском хозяйстве и химической промышленности. В это время и начались переговоры о поставках оборудования и организации собственного производства аммиака в России.
Строительство завода «Тольяттиазот» началось в 1974 году, а через 5 лет, 7 апреля 1979 года заводом был выпущен первый товарный аммиак. Именно эту дату отмечают как день начала работы завода.
С самого своего основания «ТОАЗ» играл значимую роль в развитии химической отрасли страны.
В 1981 году запущен в работу магистральный аммиакопровод протяжённостью в 2400 км, идущий от Тольятти к Одессе.
В 1980-е годы на заводе начинают выпускать новые продукты – жидкую двуокись углерода, карбамидоформальдегидную смолу, а также аммиачную воду.
В советское время предприятие входило в состав производственного объединения «Куйбышевазот», а в 1992 году было приватизировано и зарегистрировано в качестве акционерного общества.
В 1990-е годы, помимо профильной деятельности, на предприятии запускается производство мебели, строительных материалов и бытовой техники.
В 1998 году в эксплуатацию ввели разработанную здесь же и запатентованную установку карбамидоформальдегидного концентрата.
В 2000-х годах «Тольяттиазот» начинает строительство крупного объекта – глубоководного морского порта по перевалке аммиака и карбамида. Через некоторое время на заводе запускается программа модернизации и реконструкции, увеличивается производительность. В 2014 году поставлен новый рекорд – к своему 35-летию завод выпускает юбилейную семидесятимиллионную тонну аммиака.
В настоящее время «Тольяттиазот» производит от 8% до 10% мирового объёма аммиака, а также входит в десятку российских лидеров по объёму реализации продукции в химической и нефтехимической промышленности. С 27 ноября 2021 года компания контролируется холдингом Уралхим.