PTTAR ได้มีการดำเนินการร่วมทุนกับบริษัทอื่น เพื่อแสวงหาโอกาสในการเติบโตทางธุรกิจ รวมทั้งศึกษาความเป็นไปได้และดำเนินโครงการต่าง ๆ ที่จะสร้างผลกำไรและการเติบโตอย่างยั่งยืน ดังนี้

บริษัท พีทีที ฟีนอล จำกัด ( PPCL)

PPCL เป็นบริษัทร่วมทุนระหว่าง PTTAR ปตท. และปตท.เคมิคอล ในสัดส่วนร้อยละ 30/40/30 เพื่อผลิตและจำหน่ายสารฟีนอล และสารอะซีโตน โดย PPCL จะรับเบนซี นจาก PTTAR เพื่อเป็นวัตถุดิบ โรงงานมีกำลังการผลิตสารฟีนอลขนาด 200,000 ตันต่อปี ที่นิคมอุตสาหกรรมตะวันออก (Eastern Industrial Estate หรือ EIE)

บริษัท พีทีที ยูทิลิตี้จำกัด (PTTUT)

PTTUT เป็นบริษัทร่วมทุนระหว่าง PTTAR ปตท. และปตท.เคมิคอล ในสัดส่วนร้อยละ 20/40/40 เพื่อผลิตและจำหน่ายสาธารณูปโภค ได้แก่ ไฟฟ้า ไอน้ำ และน้ำทุกประเภทที่ ใช้ในอุตสาหกรรม พาณิชยกรรม และสาธารณูปการอื่น ให้กับโครงการต่าง ๆ ของบริษัทในเครือ ปตท. โดยปัจจุบัน PTTUT ได้เริ่มจำหน่ายสาธารณูปโภคให้กับบาง บริษัทแล้ว เช่น โครงการผลิตสาร EO/EG ของ บริษัท ทีโอซี ไกลคอล จำกัด นอกจากนี้ PTTUT อยู่ระหว่างการก่อสร้างหน่วยผลิตต่าง ๆ ตามแผนธุรกิจที่วางไว้เพื่อ รองรับโครงการใหม่ ๆ ของบริษัทในกลุ่ม ปตท. เช่น โครงการ PPCL และ CPX II ของ PTTAR เป็นต้น

บริษัท พีทีที ไอซีที โซลูชั่นส์ จำกัด ( PTT ICT)

PTT ICT เป็นบริษัทร่วมทุนระหว่าง PTTAR ปตท. ปตท.สผ. ไทยออยล์ และ ปตท.เคมิคอล ในสัดส่วนรายละร้อยละ 20 เพื่อให้บริการด้านเทคโนโลยีสารสนเทศกับบริษัทใน เครือ ปตท. ทั้งหมด