Le Ministère soviétique de l'industrie gazière (en russe : Министерство газовой промышленности СССР), en charge de la prospection, l'extraction, le transport et la distribution du gaz naturel, fut fondé en 1965. En 1989, en pleine période de réformes économiques structurelles, ce ministère fut transformé en groupement (konzern) d'état (государственный концерн) « Gazprom », devenu société d'État par actions (РАО) en 1993. Le futur chef du gouvernement russe Viktor Tchernomyrdine sera nommé à la tête de Gazprom du 1989 au 1992.
Suite à l'éclatement de l'URSS en 1991, Gazprom a perdu un tier de ses gazoducs et un quart de ses stations de pompage, devenus propriétés des républiques indépendantes.
En septembre 2005, Gazprom a annoncé la construction, pour 2010, d'un gazoduc de 1 200 km sous la mer Baltique. L'un des objectifs est de contourner la Pologne et l'Ukraine, et donc éviter les coûts de transit et les risques d'éventuels « prélèvements non sanctionnés » (selon l'expression de Gazprom).
La société est cotée à la Bourse de Londres depuis du 1er janvier 2006 et a presque doublé de valeur en deux mois à la suite de la crise avec l'Ukraine (voir infra). Les investisseurs internationaux détiennent environ 20% du capital, l'État russe, 50% plus une action, le reste étant réparti entre des détenteurs russes et étrangers.
Pour maintenir le niveau de ses exportations, Gazprom doit mettre en production les champs de la péninsule de Yamal et pour cela investir des dizaines de milliards USD, alors même que le prix très bas du gaz sur le marché russe (3/4 des débouchés de Gazprom) ne permet pas de payer ces investissements. Les prix internes de Gazprom pour le gaz s'échelonnaient, fin 2005, de 25 à 48 USD/1 000 m³, tandis qu'ils dépassaient les 200 USD/1 000 m³ pour ses clients étrangers.
Dans le but affiché de sécuriser l'approvisionnement en gaz de l'Europe de l'Ouest en diversifiant son transit, Gazprom met en place deux grands projets de gazoduc vers l'Europe : le Nord Stream (« Flux du nord ») et le South Stream (« Flux du sud »). Ces gazoducs permettront d'éviter le transit par des pays dits « à problèmes » qui sont accusés par Gazprom de surcharger les droits de transit (Pologne) ou de voler du gaz (Ukraine).
Le projet de gazoduc Nord Stream fut lancé en 1997 par Gazprom et la compagnie finlandaise Neste (ancien Fortum) qui ont formé pour l'occasion la compagnie North Transgas Oy pour la construction et l'exploitation de ce gazoduc reliant la Russie avec le nord de l'Allemagne à travers la mer Baltique. L'associé allemand de ce projet était Ruhrgas (actuellement E.ON). Le projet fut approuvé le 18 novembre 2002 par le comité de gestion de gestion de Gazprom. Le 8 septembre 2005, Gazprom, BASF et E.ON ont signé un accord de base sur la construction du gazoduc. Il est géré par Nord Stream AG, une compagnie commune de Gazprom (51 %) et les Allemands BASF et E.ON (chacun à hauteur de 24,5 %).
Le 9 décembre 2005, Gazprom a lancé la construction de la section terrestre du gazoduc en Russie. Selon les prévisions, le premier tronçon sera opérationnel en 2009-2010 et le deuxième en 2010-2012. Il y aura une plateforme de service dans la zone suédoise, 90 kilomètres au nord-est de l'île de Gotland. Le projet devrait coûter environ 6 milliards d'euros.
Face aux critiques émises par la Suède et la Pologne concernant de potentiels problèmes écologiques du tracé qui doit passer sur le fond de la mer Baltique, le groupe Nord Stream AG a déclaré (fin octobre 2007) qu'il constitue la meilleure solution des points de vue économique, environnemental et technique. On craint notamment que les travaux sous-marins se heurtent à un des nombreux dépôts de « mines, armes chimiques et déchets chimiques » ou de munitions conventionnelles. Des décharges sous-marines de ce type sont nombreuses en Baltique où l'environnement s'est fortement dégradé, avec l'apparition notamment de zones mortes.
Le gouvernement allemand de Gerhard Schröder s'est porté garant d'un crédit d'un milliard d'euros proposé par les banques Deutsche Bank et KfW à Gazprom pour la construction de ce gazoduc germano-russe en mer Baltique. Peu après avoir cédé le pouvoir à Angela Merkel, Gerhard Schröder a été engagé par Gazprom pour diriger le conseil de surveillance du consortium germano-russe chargé de construire ce gazoduc, dont Gazprom détient 51 %.
La lettre d'intention de la construction du gazoduc South Stream a été signée le 23 juin 2007 à Rome par Paolo Scaroni, PDG de la compagnie énergétique italienne ENI et le vice-président de Gazprom, Alexander Medvedev, en la présence des ministres de l'énergie Pierluigi Bersani (Italie) et Viktor Khristenko (Russie). Le projet sera financé, détenu et opéré conjointement par Gazprom et ENI, avec des participations ouvertes au pays de transit.
Les 900 kilomètres de la section offshore de South Stream devrait débuter de la station de compression de Bregovaya sur la côte russe de la mer Noire pour atteindre Varna en Bulgarie. De là, la route sud-ouest devrait continuer à travers la Grèce et la mer Ionienne jusqu'en Italie méridionale. La route nord-ouest devrait traverser la Bulgarie, la Serbie et la Hongrie jusqu'en Autriche.
South Stream permettrait à Gazprom de contrôler les gisements gaziers de la mer Caspienne et du Kazakhstan, surtout si le gazoduc alternatif et concurrentiel Nabucco, soutenu par les États-Unis et l'Union européenne mais sans la participation de Gazprom, ne voit pas le jour.