Cette usine dédiée initialement à la production de gaz pour l’éclairage et le chauffage publics et privés sur la commune de Charleval est autorisée par les arrêtés préfectoraux du 23 janvier, du 6 septembre et du 30 novembre 1882 et mise en service en 1883. Le projet de sa construction revient à un ingénieur parisien, Charles Auguste Georgi, qui propose dès 1881 d’établir pour la future Compagnie du gaz de la vallée de l'Andelle un véritable réseau de distribution du gaz. Le traité de concession entre Georgi et la ville de Charleval est signé le 12 juin 1881 pour une durée de 50 ans mais l’exploitation est finalement confiée à la Compagnie des usines à gaz de l’Ouest.

L’usine est implantée au lieu-dit Bellevue en écart des habitations pour des raisons de sécurités, entre la route départementale et la voie de chemin de fer pour faciliter son approvisionnement en charbon (acheté à la Compagnie des Mines d'Anzin) et se trouve à cheval sur les communes de Charleval et de Fleury-sur-Andelle (l'unité de production se situant sur Charleval et le gazomètre sur Fleury). Seul le vicomte d’Onsenbray protestera contre cette implantation, la jugeant trop proche de sa villa. L’intervention en sa faveur d’Auguste Pouyer-Quertier (grand industriel cotonnier et maire de Fleury-sur-Andelle) entraîne une modification du plan d’origine dessiné par le cabinet parisien Jules Le Blanc (ingénieur mécanicien) & Cie et la construction d’un seul gazomètre au lieu des deux initialement prévus.

En 1888, l'usine emploie, outre le directeur, un contremaître et deux ouvriers qui travaillent douze heures par jour pour assurer la production en continue et gagnent 6 f/j pour le premier, et pour les seconds 3 f/j pour le service de jour et 4 f/j pour celui de nuit. Les conditions de travail sont particulièrement pénibles en raison des émanations de gaz et de la poussière de charbon.

Le 24 mai 1911, la société lyonnaise des Eaux et de l’Éclairage rachète à la Compagnie des usines à gaz de l’Ouest la concession de gaz et l’usine de Charleval.

Le 17 mars 1923, un avenant à la convention du 12 juin 1881 est signé entre M. Outhenin-Chalandre (maire de Charleval) et la société Lyonnaise des Eaux et de l’Eclairage représentée par son président, Albert Petsche. Le prix du gaz est relevé, les conditions de production sont reprécisées, le nombre de communes desservies est porté à 6 (Charleval, Fleury-sur-Andelle, Radepont, Douville-sur-Andelle, Pont-Saint-Pierre, Romilly-sur-Andelle, soit 6500 habitants et 1040 abonnés), la longueur de canalisation est étendue à 29 700 m (embranchements non compris), le nombre de réverbères publics sur la commune de Charleval est doublé à 20…. et surtout la durée de la concession, fixée initialement à 50 ans c’est-à-dire jusqu’en 1931, est prolongée jusqu’au 31 décembre 1953.

Pour faire face au développement de la consommation de gaz durant les années 1930, l’usine fait l'objet de transformations techniques et du bâti pour fonctionner à plein régime. Elle emploie alors 9 ouvriers, distille 913 tonnes de houille et produit 259 937 m3 de gaz par an, vendu aux particuliers au tarif de 1,40 f/m3.

La Seconde Guerre mondiale correspond à une période difficile pour l’usine : lorsque son activité n’est pas interrompue par manque de charbon, elle travaille à perte en raison de la réglementation mise en place qui fige les tarifs de vente. Les pertes sont telles qu’au sortir de la guerre la société Lyonnaise des Eaux et de l’Éclairage demande une indemnisation de 1 300 000 f pour compenser le déficit subi. Mais avant d’obtenir réparation, la concession est transférée à Gaz de France suite à la nationalisation de l’énergie en 1946. Le déficit atteint 4,5 MF en 1952. GDF préconise alors l’utilisation de propane liquide et propose à chaque commune de contracter un emprunt au prorata de leur consommation qu’elle s’engage à rembourser. Les six maires acceptent la proposition et parallèlement l’utilisation de propane liquide est autorisée par l’arrêté préfectoral du 9 novembre 1953. Mais le passage au propane est repoussé et le déficit atteint 8 MF en 1957. L'usine à gaz de Charleval est définitivement fermée fermée le 31 mai 1958. Le gazomètre et deux des trois grandes halles de production sont détruits peu après, les bâtiments restant sont vendus à un particulier et transformés en logement et dépendances.