Ngân hàng TMCP Xăng Dầu Petrolimex tiền thân là Ngân hàng TMCP Nông Thôn Đồng Tháp Mười, thành lập ngày 13/11/1993 theo giấy phép số 0045/NH-GP do Ngân hàng Nhà Nước cấp, với số vốn điều lệ ban đầu là 700.000.000 đồng; phạm vi hoạt động tại địa bàn tỉnh Đồng Tháp.
Tháng 7/2005, Hội đồng quản trị Ngân hàng TMCP Nông thôn Đồng Tháp Mười thực hiện phương án tái cấu trúc hoạt động của Ngân hàng, kêu gọi Tổng công ty Xăng dầu Việt Nam - PETROLIMEX và Công ty cổ phần Chứng khoán Sài Gòn - SSI tham gia với tư cách cổ đông lớn, tăng vốn điều lệ lên 90 tỷ đồng.
Tháng 9/2006, Ngân hàng tăng vốn lên 200 tỷ đồng. Ngân hàng cùng với một tổ chức tư vấn nước ngoài đã hoàn thiện chiến lược phát triển dài hạn, lựa chọn và triển khai phần mềm Ngân hàng lõi của Iflex, một trong những phần mềm Ngân hàng hiện đại nhất hiện nay.
Tháng 1/2007, Ngân hàng được Ngân hàng Nhà nước cho phép chuyển đổi từ Ngân hàng TMCP Nông Thôn sang Ngân hàng cổ phần đô thị theo quyết định số 125/QĐ-NHNN. Tháng 2/2007 được đổi tên thành Ngân hàng TMCP Xăng Dầu Petrolimex - từ đây gọi tắt là PGBank- theo quyết định số 368/QĐ-NHNN. Kể từ thời điểm này, Ngân hàng TMCP Xăng Dầu Petrolimex được phép mở rộng mạng lưới trên phạm vi toàn quốc và thực
hiện đầy đủ các nghiệp vụ Ngân hàng như thanh toán quốc tế và kinh doanh ngoại hối.
Tháng 5/2007, Đại hội cổ đông thường niên của Ngân hàng đã họp và quyết định tăng vốn của Ngân hàng lên 500 tỷ đồng trong năm 2007 và có kế hoạch tăng vốn lên ít nhất 1.000 tỷ đồng vào năm 2008 và ít nhất là 3.000 tỷ đồng trong giai đoạn từ 2008 đến 2010.
Ngày 17/06/2009 PGBank - CN Thăng Long chính thức được thành lập với địa chỉ chính tại 552 Đường Nguyễn Văn Cừ, phường Gia Thụy, quận Long Biên, thành phố Hà Nội.
Ngày 02/08/2012: Tăng vốn điều lệ lên 3.000 tỷ đồng.
Với định hướng:”PGBank sẽ trở thành một trong những Ngân hàng thương mại cổ phần hàng đầu ở Việt Nam. PGBank sẽ thực hiện cung cấp các dịch vụ tài chính Ngân hàng chất lượng cao dựa trên đội ngũ nhân viên nhiệt tình, chuyên nghiệp và một nền tảng công nghệ hiện đại”. PGBank nói chung và PGBank CN Thăng Long nói riêng đặc biệt chú trọng vào chất lượng nguồn nhân lực.