온산국가산업단지는 동·아연·알루미늄 등 비철금속 제련공장, 펄프공장, 석유정제 공장을 입지시키기 위하여 1974년 4월 1일 「산업기지개발 촉진법」에 의거하여 산업기지개발구역으로 지정되었다. 거남산, 대덕산, 봉화산을 연결하는 고지대를 경계로 하여 그 동측의 해안지대를 공업지역으로 하고, 북측을 정유, 남측을 비철금속기지로 하며 온산면 덕신리 및 남창리 일대에 주거지역을 건설하는 것으로 정하였다.
온산국가산업단지는 단일공장을 단위로 하는 단지조성방식을 택하였다. 따라서 단지수가 수십개에 달하고 있으며, 명칭 또한 아연단지, 동단지 등으로 구분되어 있다. 또 공장단위의 단지조성 방식을 택하고 있기 때문에 전체적으로는 산업기지개발공사에서 사업을 담당하였으나 실수요기업이 개발한 단지도 상당수에 달한다.
온산국가산업단지 중 최초로 개발된 단지는 아연단지, 동단지, 연단지, 펄프단지, 한국제지단지 등으로 1975년 7월에 일제히 착공하여 1980년대 중반에 완공되었다. 1970년대 후반부터 착공한 단지는 비철 1∼5단지 등의 명칭을 사용하고 있으며, 1980년대 후반에 착공한 단지는 지역명을 붙여 호칭하고 있다.
2008년 말 현재 온산국가산업단지의 총 지정면적은 약 25.6㎢이며, 그중 공장설립이 가능한 산업시설 용지의 면적은 약 16.3㎢이다. 전체 지정면적 중 약 8.4㎢는 공공시설용지 및 해면 등이 차지하고 있다. 개발계획 목표는 2011년까지이며 목표치 대비 공정율은 86%이다. 가동 중인 업체는 264개소이며, 총 고용은 13,151명에 달한다. 생산액은 약 34조원이며 수출액은 약 176억불이다.