石油与天然气工程系成立于2018年3月，由原来的油气井工程系、采油工程系、油藏工程系、油田化学系组建而成。主要负责石油工程专业建设、人才培养等工作。
石油工程专业源于清华大学石油工程系，1953年建校之初即为学校的主干专业；伴随国民经济发展，几经调整和更名，1993年根据全国高等学校专业目录，钻井工程、采油工程和油藏工程三个专业合并为石油工程专业；2006年，获批山东省首批高等学校品牌专业，2008年被首批批准为国家级一类特色专业，2010年被教育部列入首批“卓越工程师教育培养计划”试点专业，2017年通过国家工程教育专业认证；连续多年被评为A+专业，国内排名第一。
石油与天然气工程系的专任教师147人中博士学位占95%，由2名院士及长江学者、国家名师、国家杰青、973首席科学家等一流师资组成，2010年被评为国家级教学团队。坚持“外部引进”和“内部培养”，实施教师素质提升计划，全职引进外籍院士1人、引进外专千人1人，教师的工程化、国际化水平及教学科研能力稳步提升。
石油与天然气工程系成立以来坚持立德树人，把践行社会主义核心价值观和传承石油精神融入教书育人全过程，为石油与天然气工程一流学科建设提供坚强支撑；坚持以学生为中心，产学研深度融合，打造优质教学资源平台，积极推行教学改革，完善油气特色拔尖创新人才培养体系，引领石油与天然气工程学科人才培养模式的发展；近两年承担“钻井与压裂虚拟仿真综合实训”国家虚拟仿真实验教学项目及省部级教学改革项目17项；落实“三三三”本科教育培养体系，实现学生的多元化、个性化和最大化发展；完善专业负责人、课程负责人、主讲教师的责任建设，建立课程群7个；拔尖创新人才培养质量稳步提升，创新创业教育成效突出，近两年离校就业率超过95%，积极服务国家能源战略，多数进入中海油、中石化、中石油、中化、延长石油等能源单位就业，成为我国石油与天然气工程行业高层次人才培养的重要基地。