千葉製油所では、千葉県、市原市との三者協定により、燃料等の燃焼により発生するSOx（硫黄酸化物）、NOx（窒素酸化物）、ばいじんなどの排出基準が法令よりも厳しい基準で定められています。さらに、加熱炉には低NOxバーナーはもちろん、最新技術の超低NOxバーナーも採用しています。また、煙突から排出される燃焼排ガスには必要に応じて排煙脱硝装置や排煙脱硫装置、電気集じん機を設置して低減を図っています。

千葉製油所では、光化学オキシダント原因物質の1つとされている炭化水素について、タンクローリーやタンク車の出荷設備に炭化水素回収設備を設置し、排出抑制をおこなっています。

製油所の排水は、石油精製装置から排出されるプロセス廃水、冷却水、タンク底部に溜まった水分を抜き出すときに出る排水と雨水などの排水に区分して処理しています。プロセス廃水は汚染度合により、排水処理装置で有害物質や油分を除去する系統と、油水分離装置で油分、スラッジ等を除去する系統に分けられ、その後、それぞれに適した、活性汚泥処理装置やサンドフィルター、活性炭などにより排水中の汚濁物質を除去します。