Ce procédé catalytique de production d'hydrocarbures à partir de gaz de synthèse (CO + H2) a été découvert en 1923 par Franz G. Fischer et Hans Tropsch en Allemagne ; développé industriellement entre 1923 et 1935, il a permis d'approvisionner le IIIe Reich en hydrocarbures. Au début de la Seconde Guerre mondiale, neuf usines, toutes localisées en Allemagne, produisaient 750 000 tonnes par an de produit brut ; la capacité mondiale étant, alors, de 1 million de tonnes par an. Après la guerre, toutes ces unités furent progressivement arrêtées.
Le procédé Fischer-Tropsch réalise la transformation catalytique du gaz de synthèse en hydrocarbures paraffiniques et oléfiniques, et, à un moindre degré, en composés oxygénés divers (alcools, aldéhydes, cétones, etc.). Le nombre d'atomes de carbone des molécules produites peut varier dans un large spectre (de 80 p. 100 de méthane jusqu'à plus de 50 p. 100 de cires paraffiniques, contenant au moins 35 atomes de carbone par molécule).
Le gaz de synthèse est généralement produit par gazéification du charbon.
Les premiers catalyseurs industriels étaient à base de cobalt ; ils opéraient à 200 0C, entre 0,1 et 1 MPa. Les catalyseurs au fer, initialement découverts par Fischer et Tropsch (1923) et qui fonctionnaient sous forte pression (10-15 MPa), furent perfectionnés, notamment par H. Pichler (1936), puis par Ruhrchemie et Lurgi. Les catalyseurs actuels à base de fer, utilisés en Afrique du Sud, opèrent à 220-330 0C ; entre 0,1 et 1 MPa.
Le procédé Fischer-Tropsch avait été progressivement abandonné après la guerre, le prix de revient des produits étant beaucoup trop élevé vis-à-vis de ceux issus des autres procédés carbo- et pétrochimiques. Des recherches avaient cependant été poursuivies jusqu'en 1953 en Allemagne (Ruhrchemie et Lurgi) et aux États-Unis (Standard Oil, Hydrocarbon Research, Kellogg) ; elles avaient abouti à la mise au point d'un procédé opérant en lit fixe (Arge), produisant essentiellement une coupe essence, une coupe Diesel (indice de cétane = 75), des cires paraffiniques, et d'un procédé opérant en lit fluide (Synthol), produisant des oléfines, une coupe essence (indice d'octane clair RON = 88) et une coupe Diesel.
Pour des raisons essentiellement stratégiques, l'Afrique du Sud a construit, entre 1955 et 1982, trois unités industrielles fonctionnant selon ce procédé et utilisant ses ressources charbonnières propres. Ces unités opèrent selon les deux procédés précités, auxquels divers perfectionnements ont été apportés depuis lors.
Un nouveau procédé Fischer-Tropsch modifié, opérant en lit fixe en présence d'un catalyseur au cobalt-cuivre et produisant sélectivement un mélange de méthanol et d'alcools supérieurs homologues, a été développé en France par l'Institut français du pétrole.
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