一、建校初期的六十年代

1959年9月，大庆“松基三井”喷出工业油流，共和国第一大油田大庆油田的发现，中国石油工业发展历史翻开了崭新一页。周恩来总理亲自指示，要在油田建一所培养高级石油技术人才的高等院校。

1960年5月，经石油部批准东北石油学院开始筹建。

1961年，北京石油学院分配了各方面比较全面的教学、后勤等力量建设东北石油学院。

1961年9月7日，国务院批准成立东北石油学院。作为大庆石油大会战的成果之一，共和国第一所坐落在油田上的高等学府应运而生。

石油机械系作为东北石油学院的重要组成与学校一起建立，首批教师中有相当一部分是之前在清华大学工作、学习的教师和学生，如陶景明、杨敏嘉、张勃立、范家齐等。建院初期设有石油矿场机械，炼厂机械和油田油矿建设3个本科专业。

1964年培养出第一届毕业生，其中石油矿场机械专业32名，炼厂机械专业21名，油田油矿建设专业30名。

二、 稳步发展的七十年代

1972年开始招收石油矿场机械和化工机械专业的工农兵大学生，曾先后开办普通机械专业、涡轮机械专业、工业与民用建筑专业并招生若干届本科学生，为国家培养出大批急需的技术人才。

1975年学校更名为大庆石油学院。

1977年党中央和国务院在高等学校恢复实行全国统一招生考试，石油机械系迎来了文革后新的一届大学生，从此学院的教学工作进入恢复和发展的新阶段。

1978年，学校列入88所全国重点大学行列。石油机械系开始培养硕士研究生，是国家第一批具有硕士学位授予权的单位。

1979年，在开办石油矿场机械和化工设备与机械两个专业的基础上，开办了机械制造工艺与设备专业。77级、78级和79级学生在学习期间克服重重困难，刻苦钻研。这一时期培养的学生中一大批已经成为政府和大型国有企业的高级管理人员和技术专家。矿机77级王玉普，2007年当选中国工程院院士。矿机78级刘合，2017年当选中国工程院院士。

三、 改革开放的八十年代

石油机械系在改革开放的政策指引下，开始了新的发展历程。成立了石油部级重点研究室——石油机械工程研究室，取得了一批获得省部级奖励的科学成果。

1983年，声发射检测与结构完整性评价实验室获国家计量认证。

第一批教师到国外进修和开展学术交流，开始了与国外的交流与合作。这一系列工作为石油机械系的发展奠定了重要基础。

开展石油机械工程工学硕士的招生和培养工作，并培养出一大批石油机械方面的高级人才。化机87级段慧玲，2023年当选中国科学院院士。

四、 飞速发展的九十年代

在坚持“立足大庆，面向石油工业，与石油企业紧密结合”的办学特色前提下，在完善办学体系上下工夫，先后申办成功化工过程机械、安全技术及工程、热能工程硕士点。

1994年，石油井架检测实验室获国家计量认证，至此已建成国家计量认证实验室2个。设立腐蚀与防护专业。

1998年，机械制造工艺与设备专业和石油矿场机械专业调整为机械设计制造及其自动化专业；化工设备与机械专业调整为过程装备及控制工程专业；在腐蚀与防护专业基础上，设立金属材料工程本科专业。

工业与民用建筑专业和热能工程专业教师分离成立土木建筑工程系。

石油天然气机械工程学科被评为中国石油天然气集团公司重点建设学科。

五、 继往开来的新世纪

2001年7月24日，石油机械系更名为机械科学与工程学院，按照大学二级学院规划发展。

2002年，学校整体搬迁至大庆市，开办机械设计制造及其自动化、过程装备与控制工程、金属材料工程、工业设计、工程力学等5个本科专业，其中工业设计专业2000年设立，工程力学专业2001年设立。

2005年获批“材料学”硕士学位授予权，在机械工程、动力工程及工程热物理2个硕士一级学科和工程力学、安全技术及工程、材料学等10个硕士专业领域招收硕士研究生；在化工过程机械和油气田地面工程2个专业招收博士研究生，办学层次实现了从本科到博士教育的全覆盖。

2006年获批黑龙江省校企共建节能技术研发中心和管材防腐技术研发中心。机械设计及理论、化工过程机械、流体机械及工程获批黑龙江省重点学科。

2010年学校更名为东北石油大学。成立了中国石油HSE重点实验室东北石油大学研究室、东北石油大学—美国BDI共建实验室、东北石油大学—PAC联合实验室。

2011年动力工程及工程热物理被评为黑龙江省重点一级学科。

2011年、2013年分别设立车辆工程及安全工程专业。过程装备与控制工程2019年通过工程教育专业认证，并于2020年获批国家一流专业建设点。机械设计制造及其自动化专业2020年通过工程教育专业认证，并于2021年获批国家一流专业建设点。金属材料工程专业和安全工程专业分别于2021和2022年获批省一流专业建设点。

2016年设立机械工程博士一级学科。

2017年获批黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室和黑龙江省石油机械工程重点实验室。

2020年获批黑龙江省石油钻采装备再制造技术创新中心和黑龙江省石油石化装备安全检测与评价技术创新中心。

2021年3月，能源与动力工程专业由土木建筑工程学院转入，并于2023年12月转出至新能源与材料学院。

2021年海洋平台结构与装备检测国家计量认证实验室获批，

2023年与美国加州大学欧文分校共建“水与能源关系研究”国际联合实验室。

2023年获批机械工程博士后科研流动站。学院形成了完备的本-硕-博-博后培养体系。

2024年12月，获批流体机械及工程、化工过程机械、动力机械及工程3个省专业技术领军人才梯队。