Mengingat keberadaannya yang sudah lebih dari 30 tahun, Pabrik 1 menjadi prioritas utama Perusahaan dalam program revitalisasi. Pada 2011 dilakukan pembangunan proyek Pabrik 5 yang merupakan realisasi pertama dari Program Revitalisasi Industri Pupuk sesuai Instruksi Presiden RI No. 2 tahun 2010. Revitalisasi ini juga bertujuan untuk menambah kapasitas produksi urea dan amoniak.

Pada 2013, Perusahaan mengoperasikan boiler batu bara, dan di tahun berikutnya Pupuk Kaltim juga melakukan pengambilalihan pabrik amoniak dari PT Kaltim Pasifik Amoniak (KPA) melalui proses transfer aset yang dilakukan di Jakarta pada 13 Maret 2014. Saat ini, pengoperasian eks Pabrik KPA bersama POPKA di bawah satu koordinasi Kepala Unit Kerja dengan nama Pabrik 1A.

Pabrik 3 diresmikan pada 4 April 1989, kemudian pada 1999, berdiri pabrik urea granul pertama di Indonesia, yaitu POPKA yang merupakan proyek optimasi pabrik untuk memanfaatkan ekses amoniak dan CO2 dari pabrik yang ada. Pada 2002, berdiri Pabrik 4 yang berteknologi tinggi dan hemat energi untuk memproduksi urea granul.

Proyek pembangunan Pabrik 1 dimulai pada 1979 dan dilanjutkan dengan pembangunan Pabrik 2 pada 1982. Kedua pabrik tersebut diresmikan bersamaan pada 29 Oktober 1984 oleh Presiden Soeharto.

Semula pabrik direncanakan untuk dibangun di atas kapal guna memudahkan eksplorasi bahan baku gas. Pemerintah menunjuk Pertamina untuk menjalankan proyek tersebut. Karena pertimbangan teknis, pembangunan pabrik dialihkan ke darat dan proyek ditangani oleh Menteri Perdagangan dengan dibantu oleh Direktorat Jenderal Industri Kimia Departemen Perindustrian dan Direktur Pengolahan dan Petrokimia Pertamina sesuai dengan Keputusan Presiden No. 43 tahun 1975 tanggal 29 November 1975. Kemudian, Pemerintah menugaskan Menteri Perindustrian untuk menyelesaikan proyek pembangunan berdasarkan Keputusan Presiden No. 39 tahun 1976 tanggal 29 Agustus 1976. Pada 7 Desember 1977, Pupuk Kaltim resmi berdiri berdasarkan Akta Notaris Yanuar Hamid, SH No 15 tahun 1977.