يتطلع القائمون على كلية هندسة البترول وعلوم الأرض أن تصبح هذه الكلية رائدة عالميًا في التكامل بين هندسة البترول وعلوم الأرض والأبحاث الأكاديمية على جميع المستويات، وذلك من خلال الأبحاث التطبيقية المتقدمة المتصلة بقطاعات استكشاف وتكرير المواد الهيدروكربونية مع الحرص على حماية البيئة ومقدراتها.

يكمن تميز الكلية بصورة أساسية في طبيعة المنهج الأكاديمي الذي تقدمه، والخلفية العلمية عالية المستوى لطاقمها التعليمي والبحثي، وطبيعة البرامج والمشروعات البحثية التي تجريها. كل ذلك اجتمع تحت سقف واحد في إطار بيئة أكاديمية جذابة وراقية تخاطب جميع الطلاب الطموحين داخل وخارج المملكة الذين يقدرون التعليم الأكاديمي المتميز.

تطبق الكلية اسلوب ناجح يقوم على إعداد الجيل القادم من الخريجين والباحثين ومدهم بالفرص والأدوات والقدرة على مواجهة التحديات التي يفرضها قطاع النفط والغاز في العالم اليوم. كما يستند نجاح هذا الأسلوب على العلاقة الوثيقة التي تربط الكلية بالقطاع النفطي؛ الأمر الذي أكد ريادة الكلية الفكرية في مجال تخصصها الأكاديمي، والتزامها بالتطوير المستمر لهذا التخصص في المستقبل. ويظهر ذلك الرابط بالقطاع النفطي منذ التحاق الطالب بالكلية، من خلال التعليم النظري داخل قاعات الدراسة والتفاعل العملي المباشر مع شركات النفط والغاز والعمل معها عن كثب.

إن مهمة الكلية لا تنحصر فقط في مجال تطوير وتعزيز التميز الشخصي والمهني، بل تتعدى ذلك إلى سعيها لتقديم حصيلة من الأبحاث المتقدمة ذات القيمة المضافة للمملكة والاقتصاد الوطني، لتكون رافدًا من روافد رؤية المملكة 2030 الساعية للتغيير والتحديث واستقطاب أفضل الممارسات العالمية، وباعتبارها المحرك الأساسي للمبادرات الهادفة للتطوير والتعليم التي جاءت بها تلك الرؤية وما يتصل بها من خطط برنامج التحول الوطني 2020،  وهنا لا شك في أن الكلية تقوم بدور المحرك، وذلك من خلال دعم أهداف الرؤية الثلاثة؛ اقتصاد مزدهر، ومجتمع حيوي، وأمة طموحة، علاوة على التزامها أن يكون كل ما تقوم به من بناء لأساس علمي متين، وتعزيز للطموح، وإثراء لحياة الأفراد، يلتقي في النهاية مع تلك الرؤية من كافة جوانبها.