西南石油大学是新中国创建的第二所石油本科院校，是一所中央与地方共建、以四川省人民政府管理为主的高等学校。

20世纪50年代中后期，中国石油工业相当落后，远远不能满足国家建设的需要，毛泽东主席亲临四川隆昌气矿视察，中共中央总书记邓小平亲自主持四川油气田勘探开发。1958年3月，位于南充东观、广安武胜、遂宁大英的三口探井喷出高产油流，震动全国，石油工业部部长余秋里将军坐镇南充，打响了川中石油大会战。为了加快开发四川石油天然气资源，也为西南协作区发展石油天然气工业培养技术干部，国家决定成立第二所石油高校，校址就设在川中石油会战指挥部所在地四川省南充市。

1958年，新中国第二所石油本科高校——四川石油学院，在驰援新中国第一次石油大会战——川中石油大会战中应运而生。在朱德、胡耀邦等党和国家领导人的亲切关怀下，以首任院长马载为代表的先辈们，不畏艰辛，克服万难，在南充飞机坝、燕儿窝开始了先招生后建校、边劳动边教学的破常规办学。1970年，更名为西南石油学院。2000年，开始建设成都校区。2005年，更名西南石油大学。2017年，入选“双一流”世界一流学科建设高校，学校事业发展进入新时代。

1958年8月，石油工业部先期在成都招收643名首届学生，9月20日，石油工业部会同教育部报经国务院同意，正式批准成立四川石油学院。从此，学校伴随着中国石油天然气工业的建设发展，开始了先有学生后建学校的破常规办学实践。

1970年7月，学校经国务院批准更名为西南石油学院。

1978年，学校开始招收硕士研究生。

1986年，学校获得博士学位授予权。

1988年，学校的油气田开发工程（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，1991年设立博士后科研流动站。

2000年3月，学校划转四川省，由中央与地方共建、以四川省人民政府管理为主。

2002年，学校成都校区正式投入使用，校本部正式搬迁至成都市，“一校两地两校区”（成都校区为本科部，南充校区为专科部）办学格局形成，同年，四川省政法管理干部学院并入。

2003年，教育部正式批准升格为多科性本科院校，2005年12月正式更名为西南石油大学。

2008年11月1日，中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司、中国海洋石油总公司与四川省人民政府签署共建西南石油大学的协议。

2014年6月，学校与南充市人民政府签署合作共建协议，以国家引导部分地方本科高校向应用技术类型高校转型发展为契机，通过合作共建的方式，提出到2030年把南充校区建成一所高水平工科院校的目标，为川东北地区、成渝经济区、陕南地区的经济、文化发展做出更大贡献。

2015年7月，南充校区正式取消专科，开始恢复本科办学，借用成都校区5个本科专业一年时间过渡，同期国家大学科技园南充分园也开始建设。

2016年7月，南充校区开设财务管理、城乡规划、电子与计算机工程、光电信息科学与工程、焊接技术与工程、机械电子工程、信息管理与信息系统、酒店管理等8个本科专业面向天津市、浙江省、四川省、湖南省、海南省、广西壮族自治区、宁夏回族自治区等7省市招生。

2017年，南充校区设立基础教学部、工程学院、信息学院、财经学院等4个教学单位，建有能源与化工、机械与材料、电子与信息、财经与管理及现代服务等5大专业集群，形成了以工学为主，管理学等多学科协调发展的格局，并增设能源与环境系统工程、工程造价等两个新专业，招生专业增加到10个。

2017年9月，学校入选教育部首批世界一流学科建设高校名单。

2018年7月，学校的深层海相页岩气高效开发学科创新引智基地入选中国国家外国专家局、教育部地方高校新建学科创新引智基地立项。

2018年11月，学校举行建校60周年总结暨“双一流”建设推进大会。四川省人民政府省长尹力，中国科学技术协会副主席、中国工程院院士周守为，四川省人民政府副省长杨兴平，成都市人民政府市长罗强，四川大学校长、中国工程院院士李言荣，原中国石油天然气总公司副总经理、西南石油学院党委书记、院长张永一，中国铝业股份有限公司董事长、党组书记余德辉，中国石油天然气集团有限公司党组成员、副总经理刘宏斌，中国石油化工集团有限公司副总经理李勇，中国海洋石油集团有限公司党组成员、副总经理陈壁，四川省人民政府秘书长唐利民，中国工程院苏义脑院士、彭苏萍院士、顾大钊院士、罗平亚院士、胡见义院士、康玉柱院士、何多慧院士、多吉院士、侯保荣院士、赵文智院士、康红普院士、武强院士、王双明院士、王国法院士、孙金声院士，中国科学院高德利院士、邹才能院士，国务院参事、中国科学院虚拟经济与数据科学研究中心主任石勇等各界知名人士出席大会。会上，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，经上级主管部门批准，机械电子工程、能源与环境系统工程、工程造价、信息管理与信息系统、电子与计算机工程、数字媒体技术、电气工程与智能控制、财务管理等8个专业一本招生，一本招生的专业比例达到62%。此外，该校区一本招生人数为1239人，二本招生人数为503人，一本招生人数占比为71%。

2020年，南充校区本科专业全部实现一本招生，招生专业18个，在校本科生8049人，工商管理硕士32。