Cztery lata później, w 1994 zespół prowadzony przez późniejszego selekcjonera reprezentacji Dimityra Dimitrowa zajął pierwsze miejsce w grupie "B" Południowej i po raz pierwszy w swojej historii wywalczył awans do Grupy "A", w której grał nieprzerwanie do 2006 roku.
W tym czasie klub zdobył wicemistrzostwo kraju, Puchar Ligi, dotarł do finału i półfinału Pucharu Bułgarii, i dzięki wysokim lokatom w lidze, niemal corocznie reprezentował kraj w rozgrywkach o Puchar UEFA. Wielu zawodników Neftochimiku występowało w drużynie narodowej, która często swoje mecze rozgrywała na klubowym stadionie w Burgasie.
W 2002 klub stał się własnością "Petrol Holding", który zmieniła nazwę na Nafteks Burgas. Portoczanow był zmuszony odejść, a nowym prezesem został Mitko Sybew. W wyniku zmiany w klubie rozpoczął się kryzys; z Nafteksem pożegnali się najlepsi piłkarze, a klub zaczynał tracić płynność finansową. W sezonie 2005/2006 zespół spadł z ekstraklasy.