تأسس قسم هندسة البترول في عام 1973م، وبدأ نشاطه في 14 سبتمبر 1974م بتدريس برامج البكالوريوس.

منح القسم لأول مرة درجة بكالوريوس عام 1977م، كما بدأ بتدريس برامج الماجستير في عام 1982م، وبرامج الدكتوراه في عام 1985م. وبحلول فبراير 2015م، بلغ عدد الدرجات التي منحها القسم 910 درجة بكالوريوس، و128 درجة ماجستير و7 درجات دكتوراه.

خضع منهج قسم هندسة البترول في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن لمراجعة مجلس الاعتماد للهندسة والتكنولوجيا (ABET) في عام 2001م، وتم منحه درجة المعادلة المكافئة للبرامج المعتمدة من الهيئة (Substantial Equivalency Status).

يضم القسم مختبرات بحثية وتدرييبية متقدمة، مزودة بكامل المعدات والتجهيزات التي يحتاجها الطالب والباحث، مثل سوائل الحفر ومعدات قياس ميكانيكية الصخور والسوائل وخصائصها وأدوات عمليات التحليل الكمي وإجراء المقاطع الدقيقة وتقنيات تقييم وتشكيل واستخراج البترول المحسن وهندسة إنتاج النفط، بالإضافة إلى أنظمة المحاكاة المخصصة لعمليات الحفر والتجهيزات المتصلة بها والمخصصة لتطوير أبحاث طلاب الدراسات العليا. كما يوفر القسم إمكانية الوصول إلى المختبرات التحليلية التي يضمها معهد البحوث وكذلك شبكة الكمبيوتر التابعة للجامعة؛ بالإضافة إلى شبكة الكمبيوترات الخاصة بالكلية نفسها، ومراجع عالمية في مجال هندسة البترول.