中國空分設備有限公司創建於1981年4月,原名中國空分設備公司,由國家機械委批准成立。公司成立時,由杭氧、開封空分、四川空分等八廠二所組成,隸屬機械工業部,是我國空分行業唯一的國家級專業公司,負責空分行業的行政和技術管理。國家計委、勞動部聯合授權公司為全國溶解乙炔氣體技術歸口單位。公司成立不久組建了一個跨地區、跨行業、跨部門,擁有三十三家各類專業製造廠、研究所、設計院及設備安裝單位的聯營集團,職工人數最多時達到2萬多人。
1985年公司貫徹國務院國發(1984)114號檔案和機械工業部(85)機計字1號檔案精神,將所屬企業和科研機構劃歸屬地管理,公司的實力受到了很大影響。1997年,隨著國家政府部門的改革中國空分設備公司等25家部屬公司劃轉組建了中國機械裝備集團(以下簡稱“國機集團”),中國空分設備公司成為國機集團的首批全資子公司。
2006年8月,經國務院國資委和中國機械工業集團公司批准,中國空分設備有限公司改制為國機集團控股的有限責任公司。
2009年11月,經國機集團公司批准,中國空分設備有限公司與中國浦發機械工業股份有限公司重組,空分公司成為浦發公司的控股子公司。
2012年6月,中國空分設備有限公司吸收盈德公司投資,盈德成為空分公司第二大股東。