中国石油大学（北京）设有地球科学学院、石油工程学院、化学工程学院、机械与储运工程学院、地球物理学院、安全与海洋工程学院、新能源与材料学院、信息科学与工程学院、理学院、经济管理学院、马克思主义学院、外国语学院、体育与人文艺术学院等13个学院以及非常规油气科学技术研究院。
地球科学学院是中国石油大学（北京）的创始院系之一，拥有地质学、地质资源与地质工程两个一级学科博士点，其中地质资源与地质工程学科为国家重点学科。
石油工程学院是中国石油大学（北京）的骨干学院之一，拥有石油与天然气工程一级学科博士点，其中油气井工程、油气田开发工程为国家重点学科。
化学工程学院是中国石油大学（北京）的重点学院之一，拥有化学工程与技术一级学科博士点，其中化学工程为国家重点学科。
机械与储运工程学院是中国石油大学（北京）的特色学院之一，拥有机械工程一级学科博士点，其中油气储运工程为国家重点学科。
地球物理学院是中国石油大学（北京）的重要学院之一，拥有地球物理学一级学科博士点，其中固体地球物理学为国家重点学科。
安全与海洋工程学院是中国石油大学（北京）的新兴学院之一，拥有安全科学与工程一级学科博士点，其中安全科学与工程为国家重点学科。
新能源与材料学院是中国石油大学（北京）的前沿学院之一，拥有材料科学与工程一级学科博士点，其中新能源材料为国家重点学科。
信息科学与工程学院是中国石油大学（北京）的现代化学院之一，拥有信息与通信工程一级学科博士点，其中信号与信息处理为国家重点学科。
理学院是中国石油大学（北京）的基础学院之一，拥有数学、物理学、化学三个一级学科博士点，其中应用数学为国家重点学科。
经济管理学院是中国石油大学（北京）的综合性学院之一，拥有应用经济学、工商管理两个一级学科博士点，其中产业经济学为国家重点学科。
马克思主义学院是中国石油大学（北京）的思想政治理论课教学单位之一，拥有马克思主义理论一级学科博士点，其中马克思主义中国化研究为国家重点学科。
外国语学院是中国石油大学（北京）的语言文化学院之一，拥有外国语言文学一级学科博士点，其中英语语言文学为国家重点学科。
体育与人文艺术学院是中国石油大学（北京）的体育艺术与人文素质培养单位之一，拥有体育学一级学科博士点，其中体育教育训练学为国家重点学科。
非常规油气科学技术研究院是中国石油大学（北京）的科研机构之一，致力于非常规油气资源的勘探开发技术研究。
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