Spółka ORLEN KolTrans powstała w 2001 roku w ramach restrukturyzacji Zakładu Ekspedycyjnego PKN ORLEN i była odpowiedzią na ówczesne potrzeby Koncernu w zakresie prowadzenia gospodarki cysternowej.
Ważnym krokiem w historii ORLEN KolTrans było podjęcie w 2004 roku decyzji o realizacji usług przewozowych. Zmiana ta wyznaczyła nowy kierunek działania Spółki zmierzający do skoncentrowania się na rozwoju działalności przewozowej.
Spółka przy wykorzystaniu własnych wagonów i lokomotyw rozpoczęła realizację przewozów dostarczając produkty rafineryjno – petrochemiczne do terminali przeładunkowych na granicach i do zagranicznych Klientów Koncernu.
W dniu 1 lipca 2006 roku nastąpiło dodatkowo włączenie Zakładu Ekspedycji PKN ORLEN S.A. do spółki ORLEN KolTrans.
W 2010 ORLEN KolTrans wdrożyła politykę bezpieczeństwa i decyzją Prezesa UTK uzyskała akceptację Systemu Zarzadzania Bezpieczeństwem w transporcie kolejowym, co zostało potwierdzone certyfikatem bezpieczeństwa. Przyjmując zasadę ciągłego doskonalenia Systemu Zarządzania Bezpieczeństwem ORLEN KolTrans gwarantuje bezpieczeństwo funkcjonowania Spółki dziś i w przyszłości z korzyścią dla Klientów oraz innych uczestników systemu kolejowego.
W 2011 roku Spółka podjęła decyzję o realizacji usług przewozowych własnym potencjałem, w tym celu rozpoczęto proces rekrutacji maszynistów. Decyzja ta w dużej mierze podyktowana była przejęciem całkowitej kontroli nad prowadzoną działalnością przewozową, a co za tym idzie zwiększenie standardów bezpieczeństwa.
1 czerwca 2017 spółka przejęła spółkę Euronaft Trzebinia (również należącą do grupy Orlen).
1 marca 2019 spółka ORLEN KolTrans Sp. z o.o. zmieniła formę prawną i działa pod nazwą: ORLEN KolTrans Spółka Akcyjna, w skrócie ORLEN KolTrans S.A.