Przewoźnik kolejowy otrzymał licencję na przewóz towarów 20 marca 2002, operując jeszcze w strukturach Rafinerii Gdańskiej. Przewozy ograniczały się wówczas wyłącznie do potrzeb rafinerii i skupiały się na Trójmieście. W wyniku przekształceń Rafinerii Gdańskiej 1 stycznia 2003 powstał Zakład Transportu Kolejowego Rafinerii Gdańskiej jako osobna spółka zajmująca się tylko przewozami oraz utrzymaniem taboru kolejowego. 8 października 2003 ZTK RG otrzymał licencję na przewozy towarów po całej sieci PKP PLK.

1 lutego 2004 Grupa Lotos nabyła rafinerie w Czechowicach, Jaśle oraz Gorlicach. Ich obsługą transportową zajęła się Lotos Kolej. 20 kwietnia 2007 Lotos Kolej wykonała pierwszy transport zagraniczny. Mimo tego w transporcie pomiędzy Polską a Niemcami lokomotywy Lotosu obsługiwały tylko odcinek do Szczecina Gumieniec, skąd wagony były dalej prowadzone lokomotywami spółek ITL lub HGK. 1 lutego 2010 spółka wydzierżawiła od GATX Rail Poland cały gdański oddział GATX Rail, w którym między innymi znajduje się stanowisko do czyszczenia cystern kolejowych. W 2011 otwarto dyspozytornię w Czechowicach-Dziedzicach, Jaśle i Wrocławiu. Wcześniej tego typu punkty znajdowały się w Gdańsku i Zduńskiej Woli. 1 sierpnia 2022 nastąpiło przejęcie przez PKN Orlen Grupy Lotos, będącej właścicielem przewoźnika, i fuzja obu tych spółek.