原油一再暴跌之时，洛克菲勒果断出手。与许多人只顾开采原油不同，洛克菲勒决定先从炼油入手。他发现原油在精炼成煤油后，每加仑就可卖到30美分左右，其利润远远超过原油开采。1863年，随着英国化学家安德鲁斯的加盟，洛克菲勒与克拉克成立了炼油厂。安德鲁斯成功从原油中提炼出煤油，此后美国大力发展煤炼油工业以取代鲸油作为照明剂。不到一年，炼油业务成为公司最赢利的行当。
由于扩大生产需要不断投资，克拉克与洛克菲勒这对搭档逐渐出现经营分歧：前者小富即安，不愿冒险，后者雄心勃勃，全力以赴。最终，克拉克以7.25万元的拍卖价将自己的股权卖给洛克菲勒，退出了二人创建的公司。随即，洛克菲勒把公司改名为“洛克菲勒-安德鲁斯公司”，迅速扩充了炼油设备，雄踞当地55家炼油厂的霸主地位。
操纵银行，打压小公司致兄弟反目
随着石油产业的兴盛，公司急速膨胀。1870年1月10日，洛克菲勒合伙创建标准石油公司。很快，标准石油公司就因煤油质量过硬，为行业树立标杆，并控制了美国炼油业1/10的市场。1870年7月，欧洲大陆爆发了普法战争，战火的蔓延造成美国石油出口市场萎缩，原油价格每桶由4美元一下降至3.25美元。宾州等地的采油者自发组织起来，停止开采3个月，许多炼油厂叫苦不迭。
洛克菲勒用公司股票买通克利夫兰各大银行的总裁，让其不得向当地中小炼油厂提供贷款。小炼油厂即缺原油又却现金，要么倒闭，要么被标准石油公司吃掉。两年后，标准石油公司控制了克利夫兰26家炼油厂中的21家。洛克菲勒的亲兄弟富兰克林的炼油厂，也宣告破产，兄弟从此反目。
在宾州等石油原产区，财大气粗的洛克菲勒设置了一个更大的陷阱。他宣布以每桶4.75美元的反常超高价格收购石油，并且以现金交易。这一举措导致新油井不断增加。两个星期后，石油供过于求的状况打破历史最高纪录。随即，标准石油公司突然宣布下调收购价格，改为2.5美元一桶。
面对质疑，洛克菲勒十分强硬：“标准石油公司从没有承诺原油收购价格不变，出现供过于求的局面，完全是采油者的过错。现在收购价格为2.5美元，你们可以拒绝接受，但我要补充一点，到了下个星期，每桶高于2美元的原油，本公司一概不收购。”洛克菲勒借机以低廉的价格买下了众多采油企业。许多小业主家破人亡，洛克菲勒为此背负了许多骂名。
创建托拉斯独霸市场
洛克菲勒得陇望蜀，全力扩张。1884年，洛克菲勒把公司总部迁到纽约的金融中心——百老汇26号。随着石油帝国的崛起，因本身庞大而难以驾驭的危险性也越来越大。洛克菲勒清醒地看到这一弊病。
正在这时，洛克菲勒在一本公开发行的刊物上发现一篇文章，里面写道：“小商人时代结束，大企业时代来临。”他感到这与自己的垄断思想不谋而合，于是高额聘请文章的作者多德为法律顾问。正是多德，提出了“托拉斯”这个垄断组织的概念。
所谓“托拉斯”，就是生产同类产品的多家企业，不再各自为政，而以高度联合的形式组成一个综合性企业集团。洛克菲勒创建了一个史无前例的联合事业——托拉斯。在这个托拉斯结构下，洛克菲勒合并了41家企业，他成功开启了美国经济的“垄断时代”。巅峰时期，标准石油公司垄断了美国95%的炼油能力、90%的输油能力、25%的原油产量。美国有史以来，从来没有一个企业能如此彻底地独霸过市场。
创办大学开展慈善事业
功成名就之后，洛克菲勒选择了隐退。退休后，他的工作重心转向了慈善事业。他投资60万美元创办芝加哥大学，并在其后的10年里，为芝加哥大学捐款3400万美元。这是他第一项大笔的慈善捐款。
对于慈善，洛克菲勒采用的也是“托拉斯战术”。冠名“洛克菲勒”的研究所、教育委员会、基金会先后成立，他的捐款总额超过5亿美元。对此，有人表示尊重和感谢，也有牧师谴责洛克菲勒的赚的是“肮脏钱”，因而拒绝了一笔10万美元的捐款。
与此同时，标准石油公司高度的垄断，最终引起了美国国会和华尔街的不满。1911年5月15日，美国最高法院依据《谢尔曼反托拉斯法》作出判决：标准石油公司是一个垄断机构，应予拆散。公司随即被拆分成了37家地区性石油企业，包括埃克森、美孚、雪佛龙、亚美等。这些公司经过重组合并，至今仍在业界举足轻重。
1937年5月23日，洛克菲勒去世，享年98岁。据估算，洛克菲勒的个人财富不少于14亿美元，他成了美国历史上第一位十亿级的富翁。美国当年的GDP为920亿美元，就个人财富所占GDP比重而言，美国至今没有人超过洛克菲勒。
1929年，洛克菲勒庆祝自己90岁生日。步入耄耋之年的洛克菲勒，早已把工作重心转移到慈善事业洛克菲勒留下了一个庞大的家族产业。洛克菲勒基金会、洛克菲勒中心、大通银行，任何一项事业都足以睥睨同行。自他之后的洛克菲勒家族，人才辈出，劳伦斯是“风险投资之父”，纳尔逊则当上了美国第41任副总统家族的慈善事业更遍及全球，有“亚洲第一流医学院”之誉的北京协和医院，就是洛克菲勒基金会捐款修建。
某种意义上，洛克菲勒的一生就是一场高尔夫，他告诫儿子说：“没有一杆完成的高尔夫比赛，你需要一杆一杆地打下去，你每打出一杆的目的，就是离球洞越近越好，直到把球打进。”