研究生教育是中国高等教育和科学研究的一个重要组成部分，也是培养高素质人才的重要途径。西南石油大学研究生院一直以来都十分重视对研究生的培养和管理工作。该院设有石油与天然气工程一级学科，石油工程、油气储运工程、化学工程三个硕士学位授权一级学科，石油与天然气工程、油气田开发工程、化学工程三个博士学位授权一级学科，同时还设有同等学力硕士、工程硕士和博士后流动站。
西南石油大学研究生教育的目标是培养具有国际视野、深厚专业素养和较强综合素质的高层次创新人才。研究生院注重研究生的综合素质培养，除了注重学科知识和专业技能的培养，还注重学生的团队协作能力、口头与书面表达能力、创新能力等方面的提高。为了培养学生成为独立思考、学术专业、落实能力强、能适应未来科技与社会发展的高水平人才，研究生院配备了在学术和科研领域有着丰富经验、拥有博士学位的导师，同时也要求研究生积极参与学术交流和科研活动，为学生成长提供更多的机会和平台。
近年来，研究生院严格贯彻落实国家和教育部有关研究生教育的规定和政策，坚持以质量为中心，以人为本，优化研究生的培养环境和管理制度，制定了《西南石油大学研究生教育质量管理手册》，强化课程建设，加强学位论文管理、课程考试管理和学术诚信管理，提高了研究生的培养质量，毕业生就业及联合培养等工作都取得了十分显著的成绩。
