Организация создана в 1995 году как дочернее предприятие ПАО «ЛУКОЙЛ».
На сегодняшний день ЛУКОЙЛ-Молдова оперирует 3 современными базами хранения нефтепродуктов, включающих 1 газовый терминал, а также 106 автозаправочными станциями. При большей части АЗС/АГЗС действуют современные фирменные магазины, осуществляющие реализацию различных сопутствующих товаров и услуг, оборудованные точками доступа WiFi.
Автозаправочные станции расположены во всех регионах страны, что позволяет предприятию сохранять свои лидирующие позиции на рынке нефтепродуктов и сжиженного газа в Республике Молдова. Дополнительно предприятие оказывает услуги по бункеровке реактивного топлива для воздушных судов на территории топливно-заправочного комплекса (ТЗК Аэропорт в Кишиневе).
В 1997 году ЛУКОЙЛ-Молдова открыло первые три АЗС, тем самым положив начало развитию собственной розничной сети.
В мае 1999 года предприятие завершило строительство и ввело в эксплуатацию нефтебазу в Бельцах. На конец 1999 года ЛУКОЙЛ-Молдова суммарно построило и реконструировало 11 АЗС/АГЗС.
В начале 2000 года в состав сбытовой сети ЛУКОЙЛ-Молдова вошли дополнительно 27 автозаправочных станций и 1 нефтебаза с газовым терминалом. В 2001 году количество АЗС/АГЗС предприятия увеличилось еще на 16 шт. В итоге на конец 2001 года сбытовая сеть ЛУКОЙЛ-Молдова года включала 59 АЗС/АГЗС и 2 нефтебазы (в том числе 1 газовый терминал).
В 2004 году в связи с ужесточением конкуренции, а также в целях удержания лидирующих позиций на рынке Республики Молдова было принято решение о дальнейшем увеличении розничной сети АЗС ЛУКОЙЛ-Молдова до 100 единиц.
В апреле 2005 года предприятие приобрело активы толивно-заправочного комплекса (ТЗК) международного аэропорта Кишинева и стало новым поставщиком услуг по заправке воздушных судов на рынке Республики Молдова. Впоследствии в июне 2007 года был сдан в эксплуатацию полностью модернизированный ТЗК Аэропорт Кишинева.
Общее количество АЗС/АГЗС и нефтебаз, оперируемых предприятием на конец 2007 года, составило 91 АЗС/АГЗС и 5 нефтебаз (в том числе 1 газовый терминал).
В 2014 году ЛУКОЙЛ-Молдова провело реконструкцию и модернизацию газового терминала в селе Соколень. В октябре 2015 года завершилась реконструкция прирельсового склада нефтебазы «Аэропорт».
В 2015 году президент Республики Молдова Николае Тимофти наградил ООО «ЛУКОЙЛ-Молдова» орденом «Gloria Muncii» («Трудовая слава») за особые заслуги в развитии рынка нефтепродуктов в Республике Молдова и вклад в бесперебойное обеспечение потребителей топливными ресурсами.
