四川石油学院（1958年-1970年）

1958年8月，石油工业部先期招收643名本科新生，分属石油钻井、石油开采、石油矿场机械、石油炼厂机械、石油地质、石油炼制、人造石油七个五年制本科专业。同年9月，国务院批准四川省人民委员会直接领导成立第二所石油本科高校——四川石油学院，校址设在石油会战指挥部所在地南充市。同年，由清华大学、北京石油学院调入相关院系师资及图书仪器组建了四川石油学院。

1962年8月15日起，学校改由中华人民共和国石油工业部领导。1965年12月，石油部任命何千里为四川石油学院院长。

西南石油学院（1970年-2005年）

1970年6月，四川石油学院更名为西南石油学院，7月下放给四川省革命委员会领导。1978年8月，再改由石油工业部（后改制中国石油天然气总公司、中国石油天然气集团公司）领导。同年，学校开始招收硕士研究生。

1981年6月，经石油部批准并报四川省备案登记，《西南石油学院学报》正式出版。11月，经国务院批准，学校成为全国首批硕士学位授权单位。学院内部刊物《教学研究》创刊号出版。

1984年，时任美国总统卡特赠送的石油钻头被转送给学校。1986年获得博士学位授予权。

1988年，石油工业部撤销，成立中国石油天然气总公司，学校由中国石油天然气总公司领导，同年，学校油气田开发工程(联合石油机械工程)成为首批国家重点学科。1989年油气藏地质及开发工程国家重点实验室批准建设。

1990年，联合国开发计划署援建中国的油井完井技术中心落户学校。1991年，学校获批设立博士后科研流动站。2000年3月，学校划转为由中央与地方共建、以四川省人民政府管理为主。2002年，学校成都校区（一期850亩）正式投入使用，四川省政法管理干部学院并入。

西南石油大学（2005年始）

2005年12月，学校正式更名为西南石油大学。2008年，中石油、中石化、中海油与四川省人民政府签署协议共建西南石油大学。2010年，成都校区二期工程（1200亩）建成。同年，成为国家“特色重点学科项目”建设高校。2011年，入选“国家建设高水平大学公派研究生项目”实施高校。

2017年1月，学校被教育部认定为“全国首批深化创新创业教育改革示范高校”。5月，成都市人民政府与学校签署共建世界一流能源大学战略协议。9月，西南石油大学入选国家首批“双一流”建设高校。12月，入选全国高校实践育人创新创业基地。

2018年3月，学校入选教育部首批“新工科”研究与实践项目。4月，入选数据中国“百校工程”项目院校。7月，学校首次入选高等学校学科创新引智计划（简称“111计划”）。11月，四川省人民政府、中国石油天然气集团有限公司、中国石油化工集团有限公司、中国海洋石油集团有限公司共同签署了共建世界一流学科建设高校（西南石油大学）战略合作框架协议。2019年8月，被教育部评为全国创新创业典型经验高校。12月26日，成为教育部与四川省人民政府共建高校。

2020年4月，入选国家创新人才培养示范基地。5月，与重庆大学等20所高校共同发起成立成渝地区双城经济圈高校联盟。学校光伏产业技术研究院在钙钛矿太阳能电池稳定性研究方面取得重要突破，参与的研究成果在science正刊发表。2021年7月，西南石油大学碳中和研究院正式成立并挂牌。12月，获批首批50所国家级现代产业学院之一——国家级天然气现代产业学院。

2022年2月21日，获批教育部“计算机课程虚拟教研室”。2022年2月，学校入选国家第二轮“双一流”建设高校及建设学科名单。4月28日，全国总工会庆祝“五一”国际劳动节暨表彰大会在北京召开。西南石油大学作为教育系统优秀集体的代表，荣获全国五一劳动奖状。12月，西南石油大学知识产权信息服务中心入选成为高校国家知识产权信息服务中心。

2023年3月，西南石油大学参与的“新技术可在海水里原位直接电解制氢”研究成果入选2022年中国十大科技进展，该成果以“a membrane-based seawater electrolyser for hydrogen generation”为题于发表在《nature》期刊上。5月，《nature》封面文章报道西南石油大学参与的晶硅光伏领域研究进展，刊发题为《基于可折叠晶体硅片的柔性太阳能电池》，该文章首次提供了一种制造大规模、可折叠硅晶圆和柔性太阳能电池的制造策略，这是晶硅光伏领域第一篇nature正刊文章，央视新闻直播间报道了这项研究成果。

2025年3月25日上午，西南石油大学与南充职业技术学院对口共建签约仪式在南充职业技术学院举行。