四大世界級煉化基地的優化升級將以規模化、基地化、一體化為發展思路。茂湛基地以優化茂名石化煉化結構調整項目群，建設中科煉化項目為主線;鎮海基地以優化鎮海煉化一體化項目為主線，并為上海賽科供應部分原料;上海基地以上海石化、上海賽科區域資源優化和高橋石化提升調整為主線;南京基地以調整老基地產業鏈，優化資源配置為主線。
目前，鎮海、上海和南京基地正按最大程度依托現有裝置、設施及內涵挖潛的原則抓緊開展前期工作，茂湛基地優化升級和建設全面提速。茂名石化優化結構調整項目順利推進，中科煉化已于2016年12月20日全面開工，一期設計為1000萬噸/年煉油、80萬噸/年乙烯。至目前，一級地管正在開挖，場平施工基本完成，碼頭圍堰、疏浚、吹填累計完成總量的80%。計劃于今年6月開始樁基施工，10月開始基礎土建施工。
中石化表示，四大世界級煉化基地的優化升級將顯著提高我國煉化業務基地化、集群化比例。四大基地優化升級后，總煉油能力將達到1.3億噸/年，乙烯能力將達到900萬噸/年，分別約占國內產能的17%、31%，這將大幅度提高我國石化產業集中度，實現規模化、基地化布局，增強我國石化產業國際競爭力和市場抗風險能力，推動石化產業由大到強，從根本上推進產業實現提質增效、轉型升級。其中，茂湛基地將形成年煉油能力3500萬噸，乙烯180萬噸;鎮海煉化基地將形成煉油能力3300-3800萬噸，乙烯180-220萬噸;上海基地將形成年煉油能力2600萬噸，乙烯259萬噸;南京基地將形成年煉油能力3600萬噸、乙烯240萬噸。
集群化、規模化發展是全球石化產業發展的趨勢。美國52%的煉油能力、95%的乙烯能力集中在墨西哥灣沿岸地區;日本85%的煉油能力、89%的乙烯能力分布于太平洋沿岸地區。規模化方面，韓國蔚山煉油能力4200萬噸/年、乙烯能力340萬噸/年、芳烴能力100萬噸/年;新加坡裕廊則分別達到6732萬噸/年、387萬噸/年、87萬噸/年。
資料顯示，我國目前共有煉油企業240多家，除藏黔晉渝4省市區外，其他各省市區均建有煉廠，平均規模僅為308萬噸，遠低于742萬噸的世界平均水平，且產業布局較為分散，遠未形成區域集中優勢。
中石化表示，四大基地全面優化升級后，將完成增量投資2000億元，按2015年均價體系下(布倫特原油54美元/桶)，年可實現銷售收入8000億元，上繳稅費1700億元，與“十二五”末相比，分別增加2200億元、500億元。同時，石化工業的發展，對地區經濟社會發展具有舉足輕重的作用，“榕樹效應”顯著。比如，根據我國的發展經驗，100億元人民幣煉油化工項目的投資，可以至少帶動下游400億元人民幣的投資。以此計算，中國石化投資2000億元提升打造四大世界級煉化基地，可帶動下游近萬億元的投資，同時可帶動裝備制造業的發展，從而全面有效推動地方經濟、國家經濟協調發展，保持我國經濟持續平穩健康增長。