En mars 1963, dans un contexte de pleine croissance pour l'industrie automobile, la Régie Renault alors dirigée Pierre Dreyfus prend la décision pour accroître sa production de créer au Havre une nouvelle usine de montage pour ses voitures haut de gamme et le lancement d'un nouveau modèle : la R16. La nouvelle est annoncée par voie de presse le 23 juillet 1963. Le projet constitue, après Flins et Cléon, la troisième étape d’implantation du constructeur le long de la Seine.

La solution économique initiale aurait été l’extension de l’usine de Flins construite en 1952. La solution politique proposée par le Commissaire général au plan et par le ministre chargé de l’aménagement du territoire était une implantation en Bretagne alors touchée par la fermeture des forges d’Hennebont.

Le choix du Havre ou plus exactement de la commune de Sandouville (à l’époque, la Zone Industrielle Portuaire n’est pas encore aménagée) tient à la coexistence de plusieurs facteurs : les facilités d'exportation maritimes et fluviales p

En 1963, la régie fait donc l'acquisition pour le prix modique de 0,60 f le m2 d'un vaste terrain de 152 ha sur la partie est de la plaine alluviale, qui deviendra bientôt la grande zone industrielle du Havre. Préalablement à l'édification de l'usine, d'importants travaux de remblaiement et de terrassement sont réalisés pour viabiliser le site. Le niveau du sol est surélevé d'1,30 m sur plus de 30 ha le long du canal de Tancarville qui borde le terrain au nord. On utilise pour le remblaiement la terre provenant des travaux d'élargissement du canal qui est à l’occasion élargi de 6 m sur une distance d'1 km. ar le port du Havre et le canal de Tancarville, l'étendue des terrains disponibles et leur très faible coût, la présence de l'important bassin de main de Havre et de l'arrière-pays rural du Pays de Caux.

La construction de l'usine proprement dite, conçue en interne par la Société d’Etudes et de Réalisations Industrielles Renault Engeneering, commence en juillet 1963 et requiert l’intervention de 40 entreprises et de plus de 400 ouvriers. L’assise du bâtiment est assurée par 2 300 pieux en béton.

Au terme de 18 mois de travaux, la première tranche de l'usine est achevée en décembre 1964. Elle porte sur la construction d’un vaste bâtiment édifié sur un plan en U. L’aile est abrite l’atelier de tôlerie où sont assemblés les units (portes, planchers, pavillons…) puis la caisse. L’aile ouest accueille les ateliers de peinture et de sellerie. La barre transversale, qui relie les deux ailes, reçoit l’atelier de montage final et de finition où les organes mécaniques venant de Cléon, du Mans ou de Billancourt sont montés sur la caisse. Les ateliers sont édifiés sur deux niveaux suivant le même principe constructif : la structure en béton du rez-de-chaussée porte une plate-forme, en béton également, sur laquelle repose la structure métallique du premier étage. Chaque niveau a sa fonction propre suivant un mode récurant dans l’usine : stockage et préparation des pièces au rez-de-chaussée, production au premier étage. Ce système permet en outre de rationaliser les manutentions et de simplifier les flux de circulation. La première tranche de l’usine prévoit également la construction d’une importante centrale électrique qui assure au site son autonomie énergétique. Au terme de cette première tranche, l’usine totalise plus de 120 000 m² de surface couverte. En moins de trois mois, tous ces ateliers sont équipés des installations les plus modernes : machines-transferts, chaînes de fabrication, convoyeurs, canalisation de fluides, système d’air comprimé... L’usine démarre avec un effectif de 360 personnes et à la fin de l’année 1964, les premières Renault 16 sortent des lignes de finitions.

L’usine de Sandouville appartient à la catégorie des usines succursales, n’assurant que quelques-unes des opérations nécessaires à la fabrication d’une voiture. Située en bout de chaîne elle a pour vocation la production des carrosseries et le montage des véhicules.

Sa création entraîne la mise en place des réseaux de communication indispensables à son fonctionnement : ponts, routes, voies ferrées en sus de la voie fluviale. Largement utilisé les premières années, le fleuve n’assure désormais plus que 11% des expéditions de véhicules, contre 29% par la voie ferrée et 60 % par la route.

Le succès de la R16 est immédiat. Elue, dès sa sortie, voiture de l’année par les professionnels de l’automobile, avec mention spéciale pour sa conception technique et esthétique, la R16 conquiert également le public. Les ventes explosent. Pour satisfaire la forte demande, les cadences s’accélèrent. En 1965, 12 511 R16 sortent de Sandouville. La production atteint 73 330 véhicules en 1966 et 92 867 en 1968. Le chiffre de 5 000 employés est atteint en 1969.

Pour augmenter sa capacité de production et passer de 500 à 900 véhicules par jour, des extensions sont opérées de façon quasi continue jusqu'au milieu des années 1980. Elles sont pour l’essentiel exécutées entre 1969 et 1974.

En 1969, un nouvel atelier de montage de 68 000 m² est édifié dans le prolongement de l'atelier de peinture à l’ouest. La même année, un centre d'emboutissage de 25 000 m² est construit à l'est de l'atelier de tôlerie auquel il est relié par des voies d'accès couvertes. Sa création permet à l'usine de Sandouville qui recevait de celle de Flins les pièces de carrosserie préalablement embouties, de les fabriquer sur place et donc de gagner en autonomie.

En 1974, l'atelier de tôlerie est prolongé sur 100 m au sud et les ateliers de montage sont augmentés également mais dans une moindre mesure. Entre temps en 1971, est construit le bâtiment des bureaux et de la direction. Cette série d'extensions entraîne le triplement de la surface au sol de l'usine, qui totalise près de 455 000 m² de surface couverte.

La R16 est le seul modèle produit à Sandouville jusqu’en 1970. Après cette date, elle doit partager les lignes de fabrication avec de nouveaux modèles : la R15 et R17 en 1971, la R12 à partir de 1973. Lorsqu’en 1979, la Régie prend la décision d’arrêter la gamme, l’usine de Sandouville compte à son actif plus d’1,4 million de R16. Record égalé par aucun autre modèle.

Les transformations réalisées par la suite portent davantage sur la mise en place de nouveaux procédés tels que le traitement des caisses par cataphorèse dans un atelier de 300 mètres de long sur à peine 10 de large, mis en service en 1982. Ce procédé permet de déposer par électrolyse une résine protectrice sur la carrosserie afin d’améliorer l’adhérence et la répartition des couches de peinture. L’usine comprend également une immense aire de parking pour le personnel et pour le stockage des véhicules neufs.

Les transformations consistent également en l'adaptation de l'appareil de production aux nouveaux modèles de véhicules mis en fabrication. Après l'énorme succès de la R16, l’usine produit les R 20 et R 30 de 1974 à 1983, puis la R 18 de 1978 à 1985, puis la R 25 de 1983 à 1990 et enfin plus récemment la Safrane et aujourd'hui les Laguna, Espace et Vel Satis, trois modèles différents comportant des composants communs.

Malgré les chocs pétroliers, l'usine de Sandouville voit son effectif et sa production croître régulièrement jusqu'à la fin des années 1970. Le chiffre record est atteint en 1977 avec plus de 12 000 employés. Le nombre de véhicules produits par jour oscille, selon le contexte économique du marché de l’automobile, entre 500 et 1000.

Aujourd'hui, en raison de l'automatisation de l'ensemble des opérations et de la polyvalence des lignes d'assemblage, la capacité de production est de 1 200 véhicules par jour pour un effectif qui se stabilise autour de 4 200 employés, ce qui en fait encore, en terme de main d’œuvre, le plus important établissement de la région. Cependant la politique du « produire plus » a cédé sa place à une logique de flexibilité permettant d’adapter immédiatement la production à la demande. Cette stratégie a favorisé l’agrégation en abord de l’usine de nombreux fournisseurs et autres prestataires de service.