石油化工学院成立于2002年8月，是在原化工系、高分子材料系和基础部的无机化学、分析化学、有机化学、物理化学教研室基础之上组建而成的，其前身为1978年11月成立的化纤系。石油化工学院是学校重点发展的学院之一，具有硕士、学士两级学位授予权。
石油化工学院现有一支学历水平高、教学水平高、结构合理、积极向上的师资队伍，拥有教授20名、副教授43名、高级工程师 8名、讲师31名、工程师8名，具有博士学位20名、硕士学位62名。现有博士生指导教师5人，硕士研究生指导教师31名。教师中，省级人才称号获得者13人，中国石油化工集团公司直属高等学校学科带头人1名，沈阳工业大学中青年学科带头人2名、学术带头人1名、青年学术骨干教师3名，沈阳工业大学教学名师1名，沈阳工业大学教学优秀教师8名，沈阳工业大学青年英才1名。1名教师被评为全国优秀科技工作者，2名教师被评为市优秀科技工作者，1名教师被授予中国石油化工集团公司劳动模范荣誉称号，1名教师荣获市劳动模范荣誉称号，1名教师被评为市十大杰出青年，2名教师被评为市十大优秀青年，1名教师被评为市十大优秀教师，1名教师被评为省实验室建设先进工作者，1名教师被评为市优秀共产党员，2个教工党支部先后被评为市先进党支部。3名教师先后当选为市人民代表大会代表、4名教师先后当选为区人民代表大会代表。
石油化工学院化工工艺教学团队、高分子材料教学团队分别于2008年、2009年荣获省级优秀教学团队称号，精细化工教学团队于2010年获批校级优秀教学团队。
石油化工学院有辽宁省芳烃下游精细化工技术创新中心、国家级石油化工工程实践教育中心、省级大学生校外实践教育基地、省级石油化工与材料工程实验教学中心、省级石油化工虚拟仿真实验教学中心、省级基础化学实验教学中心、化学虚拟仿真实验教学中心。
石油化工学院拥有1个一级学科和6个二级学科学术硕士学位授权点，有1个专业硕士学位授权点，专业硕士授权点被国家教育部确定为卓越工程师教育培养计划试点学科。近年，2篇硕士论文获辽宁省优秀硕士论文，1篇硕士论文获辽宁省优秀硕士论文提名奖。
石油化工学院现有化学工程与工艺、高分子材料与工程、应用化学（精细化工）、资源循环科学与工程4个本科招生专业，大部分本科专业是从1978年开始招收全日制本科学生。化学工程与工艺专业2019年获批教育部国家级一流本科专业建设点，是国家教育部卓越工程师教育培养计划试点专业；应用化学专业于2020年获批教育部国家级一流本科专业建设点；高分子材料与工程专业于2021年获批辽宁省一流本科教育示范专业；在省本科专业综合评价工作中，本科专业排名均居前列；同时化学工程与工艺、高分子材料与工程、应用化学三个专业于2017年获批辽宁省普通高等学校向应用型转变示范专业。
石油化工学院现已获批辽宁省普通高等学校精品课程4门、学校精品课程4门、学校优秀课程5门；省一流课程10门。
石油化工学院公开出版教材24部，精细化学品复配原理与技术、化工原理被评为辽宁省“十四五”规划教材，精细化学品复配原理与技术、反应与分离过程、精细化学品剖析及常用技术原理分别获中国石油和化学工业联合会优秀教材一、二等奖；14部教材分别获沈阳工业大学优秀教材一、二、三等奖。
石油化工学院研究领域涉及化学工程与技术、材料科学与工程、环境科学与工程、化学等4个一级学科，研究方向主要有化学工程、化学工艺、应用化学、工业催化、材料学、材料物理与化学、材料加工工程、石油化工、精细化工、材料化工、环境化工、能源化工等。近几年，在重要期刊上发表学术论文740余篇，290余篇论文被SCI、EI检索，授权发明专利40项，研究成果获得省（部）级科技奖励技术发明二等奖2项、科学技术进步二等奖3项、科学技术进步三等奖9项、科技成果转化三等奖1项，获市级科学技术进步一等奖2项、二等奖4项、三等奖3项。
学院坚持“一切为了学生，为了学生一切”的思想，在学生教育管理工作中全面落实“立德树人”的根本任务，强化思想引领，践行社会主义核心价值观。学院在学风建设、团学活动、科技创新活动、学生自我教育与管理等方面都取得了优异成绩，学生综合素质全面提高。获国家级、省级大学生创新创业训练计划项目22项，先后获省级挑战杯大学生课外科技作品大赛二等奖4项、三等奖16项，创业计划大赛二等奖4项、三等奖5项，获化工设计大赛全国二等奖10项、三等奖9项，辽宁省一等奖5项、二等奖11项、三等奖9项；全国大学生化工实验大赛总决赛二等奖1项，全国大学生化工实验大赛东北赛区决赛特等奖1项，一等奖5项，二等奖2项，三等奖3项，辽宁省大学生化工原理竞赛特等奖1项，一等奖3项，二等奖1项，三等奖1项；辽宁省普通高等学校本科大学生环境生态保护科技大赛一等奖2项，二等奖1项，三等奖7项。
学院秉承“自强、笃行”的校训，坚持“严谨、求实、勤奋、创新”的校风，凝聚创新智慧，汇聚发展力量，面向石油、石化行业，为特色的区域经济建设服务，为培养特色鲜明、高水平应用技术型人才而努力奋斗！