化学科学与工程学院前身是清华大学化工系，1953年并入北京石油学院，更名为炼制系；2003年6月，成立中国石油大学（北京）化学科学与工程学院。2010年4月，更名为化学工程学院。学院是以石油加工为特色的专业学院。
经过近56年的建设，目前已经在化学工程与工艺、过程装置与控制工程、环境工程三个专业招收本科生。化工学院师资力量雄厚，有3名杰出青年基金获得者、973首席科学家1名、博士生导师35名、硕士导师72名、教授40名、副教授28名。学院有化学工艺、化学工程、工业催化、生物化工、化工过程机械六个二级学科的博士授权点，具有化学工艺、化学工程、工业催化、生物化工、环境工程、化工过程机械七个硕士授权点，其中化学工艺学科为国家重点学科，工业催化为国家重点培育学科；拥有重质油加工国家重点实验室、全国工科本科化学教学基地。本科教学以培养厚基础、宽专业、重素质为特色的复合型高素质人才。
从2000年开始，化工学院每年选拔部分品学兼优的大学三年级学生与新西兰Canterbury大学联合培养，到Canterbury大学完成其余的课程学习，并可获得Canterbury大学工学学士学位。