作为陕西省通俗本科高校之一，西安石油大学研究生院于2015年正式确立，是统一招生、统一治理的研究生教育机构，下设石油与自然气工程学院、机电工程学院、化学化工学院、治理学院、信息与控制工程学院、情形科学与工程学院、理学院等7个二级学院，涵盖了工、理、管、文等多个学科领域。
石油与自然气工程学院拥有石油工程硕士专业学位授权种别、土木匠程硕士专业学位授权种别、工程力学一级学科硕士点等，是博士专业学位授权单元；机电工程学院具有力学、机械电子工程、制造工程一级学科硕士授权点，机械工程硕士专业学位授权种别等；情形科学与工程学院具有情形科学与工程硕士点、生态学硕士点等一级学科硕士授权点，情形科学硕士专业学位授权种别等。
制止现在，学校共有硕士研究生3688人，其中学术型硕士研究生1887人，已培育博士研究生49人。研究生教育在学校整体办学中占有重要职位，学校高度重视研究生培育事情，一直加大投入，完善各项政策，全力打造名副着实的高水平研究生教育品牌。
此外，西安石油大学研究生院坚持以人才培育为中心，以科学研究为支撑，打造以“优质师资、厚实课程、完善治理、严谨审核”为特色的治理系统和培育模式，推行工程、应用、交织等多种人才培育模式，逐步确立起亲热联系的产、学、研一体化的学科研究和人才培育系统，起劲培育全球化、复合型应用型高条理人才。