20世纪五十年代，为了迎合当时经济发展需要，国家决定成立第二石油大学，西南石油前身诞生了，四川石油学院在南充成立，隶属原石油工业部；1970年，更名西南石油学院；2000年，学校划转四川省，
由中央与地方共建；2002年，学校主体搬迁到成都市新都区；2004年四川政法管理干部学院并入；2005年，学校更名西南石油大学。
学校1978年开始招收硕士研究生，1986年获博士学位授予权，是全国学位与研究生教育先进集体。2023年，共有15个学院依托8个博士招生专业、27个学术型硕士招生专业、28个专业型硕士招生专业开展研究生招生工作。
石油与天然气工程一级学科在教育部第三轮学科评估（2012年）中排名全国第二。
2017年12月，全国第四轮学科评估结果公布，学校12个参评学科在列，其中，石油与天然气工程评估结果A+，化学工程与技术评估结果B+，地质资源与地质工程、机械工程评估结果均为B。