История Exxon и Mobil восходит к рокфеллеровской «Стандард ойл», которая в конце 19 века стала монополистом на нефтяном рынке США. В 1882 году Джон Рокфеллер в рамках своего треста организовал компании Standard Oil Co. of New Jersey и Standard Oil Co. of New York (позднее Jersey Standard и Socony), которые и явились предшественниками Exxon и Mobil. В 1911 году Верховный Суд США вынес решение о роспуске треста Standard Oil, в результате чего появилось 34 независимые компании, включая Jersey Standard и Socony. В тот же период, производство керосина в нефтяном секторе стало отодвигаться на второй план, прежде отвергнутым побочным продуктом — бензином. Растущий автомобильный рынок вдохновил Socony на создание торговой марки Mobiloil, зарегистрированной в 1920 году.
В 1920-1930 годах обе компании энергично развивались, расширили свое присутствие в США и за рубежом. Jersey Standard прочно обосновался в Техасском нефтегазоносном районе. В 1931 году произошло слияние Socony и компании Vacuum Oil, пионером американской нефтедобычи, ведущим свою историю с 1866 года.
В годы Второй мировой войны обе компании значительно увеличили выпуск продукции для обеспечения потребностей союзнических войск. В это же время были созданы передовые технологии производства высокооктанового бензина (Jersey Standard) и синтетических смазок (Socony-Vacuum). В послевоенные годы бурное развитие промышленности в США и восстановление промышленного потенциала Европы обеспечили дальнейший рост Jersey Standard и Socony-Vacuum, они получили рынки сбыта своей продукции более чем в ста странах мира. В 1950-1960 годах обе корпорации энергично развивали химическое производство, наладили выпуск полимерных материалов, пластмасс, растворителей, ароматизаторов, добавок к жидкому топливу и маслам.
В 1955 году Socony-Vacuum стала Socony Mobil Oil и, в 1966 — просто Mobil Oil. Jersey Standard сменил свое название на Exxon в 1973 году. В других странах Exxon продолжил использовать давнюю торговую марку Esso (например Esso Belgium). В 1970-х годам мировую экономику потряс топливный кризис. Эмбарго арабских стран на поставки нефти западным странам (1973), исламская революция в Иране (1979) вызвали сбои в нефтяных поставках, взвинтили цены на сырую нефть. усилия по развитию альтернативных источников энергии. Exxon, Mobil и другие западные нефтяные компании предприняли усилия по развитию нефтедобычи в Северном море, Мексиканском заливе, на Аляске. К началу 1980-х годов увеличение объемов нефтедобычи привело к перепроизводству и стремительному падению цен на нефть. Последние два десятилетия 20 века Exxon и Mobil работали в условиях низких цен на нефть и относительно слабого спроса на горючее. В 1998 году Exxon и Mobil подписали соглашение о слиянии, объединение компаний было закончено 30 ноября 1999 года.
С этого времени новая корпорация становится крупнейшим игроком на мировом нефтяном рынке. Рост цен на нефть в первые годы 21 века способствовал быстрому росту рыночной капитализации ExxonMobil, которая к 2005 году достигла беспрецедентной цифры в 405 млрд. долларов. Чистая прибыль только за один 2004 год составила 25 млрд. долларов. Значительное влияние на деятельность корпорации продолжает оказывать семейство Рокфеллеров.
В последние годы компания успешно работает на нефтяном рынке. Так в 2017 и 2018 годах ее чистай прибыль составила 19,71 и 20,84 млрд долларов.
Компания с 1996 года является участником совместного проекта «Сахалин-1», владеет 30 % акций проекта; управляющая компания «Сахалина-1» Exxon Neftegas Ltd. аффилирована с ExxonMobil.
В начале 2000-х годов ExxonMobil вела переговоры с российской нефтяной компанией «ЮКОС» о приобретении доли в объединенной компании «ЮКОС-Сибнефть». Но сделка не состоялась в связи с отказом от объединения «ЮКОСа» и «Сибнефти» и возбуждением уголовного дела в отношении руководства компании «ЮКОС».
В январе 2011 года между компанией ExxonMobil и российской компанией «Роснефть» было подписано соглашение о совместном освоении и добыче углеводоров на шельфе Черного моря. По предварительным планам 66,7% активов в совместном предприятии будут принадлежать Роснефти, а 33,3% — американской компании.
В конце того же года планы сотрудничества двух компаний были значительно расширены и была достигнута договоренность о стратегическом партнерстве, в рамках которого ExxonMobil вместе с «Роснефтью» на партнерских условиях начнут осваивать нефтегазовые месторождения Арктики. А компания «Роснефть» в свою очередь должна была принять участие в проектах ExxonMobil по разработке нефтяных месторождений в Мексиканском заливе и в Техасе. Однако этим планам не суждено было сбыться из-за санкций, наложенных правительством США на продолжение работы с «Роснефтью». С середины октября 2014 года эта деятельность компании приостановлена и персонал вывезен.