学校肇始于1951年的西北石油工业专科学校。为适应石油工业大发展对人才的需求，1958年，经国务院批准，西安石油学院宣告成立。1969年，学院因“文革”而改厂。1980年，西安石油学院恢复重建。2000年，学校由中国石油天然气集团公司所属划转为中央与地方共建、以陕西省为主管的普通高等学校。2003年，学校更名为西安石油大学。2009年，陕西省人民政府与中国三大石油公司签署了共建西安石油大学协议。2011年，学校被列为陕西省“十二五”期间高水平大学建设院校。2012年，学校文史、理工类本科专业在陕西省进入本科一批次招生。
西安石油大学校本部位于西安高新技术产业开发区电子工业园，新校区位于西安市户县西安沣京工业园。学校占地2207.15亩，固定资产总值16.70亿元，仪器设备总值2.81亿元。
西安石油大学面向全国31个省、自治区、直辖市招生，现有在校硕士研究生2300余人、本科生1.78万人，外国留学生300余人，继续教育学生1.5万余人。建校以来，累计培养各类毕业生10万余人。西安石油大学设有14个学院，3个直属部、系。目前，拥有1个联合培养博士研究生的授权学科、14个硕士学位授权一级学科及58个二级学科，3个专业硕士学位授权类别及13个专业学位授权点（含11个工程硕士授权领域）。具有“推荐优秀应届本科毕业生免试攻读硕士学位研究生院校”资格。有6个省级重点学科，1个陕西省高校哲学社会科学特色学科；有1个国家工程实验室、19个省部级重点实验室和工程技术研究中心；56个本科专业中有5个国家级特色专业、10个陕西省特色专业、5个陕西省名牌专业，2个专业被教育部批准实施“卓越工程师教育培养计划”。有17门省级精品课程、5个省级实验教学示范中心和4个陕西省人才培养模式创新实验区。
西安石油大学现有教职工1600余人，其中专任教师1000余人。有教授、副教授500余人，有博士生导师、硕士生导师300余人，具有博士和硕士学位的教师660余人。有7个陕西省“教学团队”；有国家级突出贡献专家2人、省部级突出贡献专家和享受国务院政府特殊津贴专家40人、省部级跨世纪学科带头人10人、陕西省教学名师8人、全国和省级优秀教师4人，入选国家“新世纪百千万工程”1人，入选陕西省“百人计划”人才5人，受聘陕西省“三秦学者”岗位1人，获得“陕西省特聘专家”称号5人。学校还聘请了10位国内外院士作为特聘教授。
西安石油大学高度重视教学工作，不断深化教学改革，全面提高教学水平和人才培养质量。2007年10月，在教育部组织的本科教学工作水平评估中获得优秀。2009年9月，获国家级教学成果二等奖1项。本科毕业生“一次就业率”连续17年保持在92%以上，先后被教育部、陕西省授予毕业生就业工作先进单位。学校还先后被评为陕西省研究生创新教育先进单位和陕西省研究生培养工作先进单位。
西安石油大学针对国家能源战略和区域经济社会发展需要，大力开展科学研究，科技实力不断提升。近三年，新增国家自然科学基金、国家社会科学基金、863、973、科技支撑计划和科技重大专项等国家级和省部级研究项目198项；科研总经费3.5亿元，其中2011年科研经费1.27亿元；近五年，获国家和省部级科技奖励47项，其中获国家技术发明奖二等奖（2007年度）1项、国家科学技术进步奖二等奖（2010年度）1项、陕西省科学技术奖一等奖5项；公开、授权国家发明专利94项、实用新型专利106项；出版学术专著47部；学术论文被SCI、EI、ISTP三大检索收录613篇；1个科研团队荣获2008年度“全国五一劳动奖状”。
西安石油大学积极开展对外交流与合作。与美国、加拿大、英国、澳大利亚、德国、俄罗斯、哈萨克斯坦、马来西亚、南非等国家的39所高校（机构）建立了合作交流关系。先后与美国13所大学开展“1+2+1中美人才培养计划”项目，与德国2所大学开展“4+2本科－硕士项目”、“3+1大专－本科项目”，与英国伦敦南岸大学开展“4+1本科硕士项目”，联合培养中外双学历本科生、硕士研究生；与俄罗斯、美国相关高校和机构开展“俄语专业学生交流项目”、“暑期赴美带薪实习（文化实践）项目”等。2012年，学校被教育部批准为承担中国政府奖学金来华留学生培养工作高校。
西安石油大学各项事业蓬勃发展。2003年，被陕西省人民政府授予“校园文化示范点”称号；2007年，被教育部授予“全国教育纪检监察先进集体”称号；2008年，被中共陕西省委、陕西省人民政府授予“省级文明校园”称号；2006、2009、2011年，学校党委三次被中共陕西省委教育工委授予“陕西高等学校先进基层党委”称号；2009年，学校被中共陕西省委宣传部授予“全省理论学习先进单位”称号；2011年，学校党委被中共陕西省委授予“全省先进基层党组织”称号，学校被陕西省综治办、教育厅、公安厅授予陕西省“平安校园”称号。