石油与天然气工程学科初步创建于1961年，1997年按照教育部学位管理与研究生教育司颁布的学科专业目录首次确立，1993年获批博士学位授予权，2000年获批博士学位授权一级学科，设油气井工程、油气田开发工程、油气储运工程等二级学科，2003年获批博士后科研流动站。其中，油气田开发工程学科于2001年获批为国家重点二级学科，油气井工程学科和油气储运工程学科于2007年获批为国家重点二级学科，同年，石油与天然气工程学科获批为国家重点一级学科，2020年增列海洋油气工程硕士、博士学位授权二级学科，2024年，石油与天然气工程学科作为主干学科获批资源与环境博士专业学位授权点。石油与天然气工程一级学科于2011年获批“十二五”黑龙江省重点学科，2018年入选黑龙江省一流学科建设序列，2022年入选黑龙江省国内一流学科建设学科，在前五轮全国高校学科评估中一直位居前三名。现有专任教师队伍中拥有全职院士1人、入选国家重大人才计划5人、入选省部级高层次人才32人，拥有黑龙江省“头雁”团队1个、黑龙江省“春雁”团队2个、黑龙江省专业技术领军人才梯队3个、黑龙江省优秀研究生导学团队1个、黑龙江省研究生导学思政团队2个。拥有1个全国重点实验室，2个教育部重点实验室、1个国家能源研发中心、1个国家工程研究中心实验室、4个黑龙江省重点实验室和3个中国石油天然气集团公司重点实验室下设研究室等学科平台。
围绕油气田开发工程、油气井工程、油气储运工程和海洋油气工程等二级学科方向，本学科长期以来形成了提高油气采收率原理与技术、油气渗流机理和油气藏描述技术、特殊井钻井及油气层改造技术、储运系统优化与节能降耗技术及海洋油气高效开采理论与技术等科研优势方向和特色，尤其以大幅度提高原油采收率为核心，不断丰富化学驱微观渗流理论、攻克化学驱关键技术、拓宽化学驱应用范围，使化学驱油及其配套技术一直处于国际领先水平。面向新形势下“常非并重、海陆并举、数智赋能”的国家能源发展战略，本学科立足服务行业和地方经济社会发展，近年来，拓展形成了“二氧化碳地质封存及油气地下储库技术”“智能油气工程”“地热资源开发与利用”及“新能源储运”等科学方向。在优势学科方向取得的科研成果先后获国家科学技术奖励特等奖1项、一等奖1项、二等奖6项，省部级科技奖励近百项，支撑学校工程学学科自2016年进入并保持ESI前1%，助力学校在2024年黑龙江省重点高校院所科技成果落地转化排名中位居第一名。
本学科长期注重国内外交流，与密苏里科技大学、克劳斯塔尔工业大学、乌法国立石油技术大学、哈英科技大学等国外高校及国际石油公司建立有长期合作关系，广泛开展科研合作、学术交流及人才培养，学科多数教师在国际组织与学术期刊任职，牵头成立“SPE东北石油大学”学生分会，加盟SPE亚太石油工程教育联盟。60余年来，培养了一批技术专家、企业家、政界精英、劳动模范和国际知名学者，本学科国际国内影响力不断扩大。