机械工程学院的前身为石油机械系，创建于西安石油学院建院的1958年。经过六十余年的建设和发展，学院在石油行业、石化行业及西北地区有一定的影响力，所培养的学生受到社会各界的广泛好评，就业率长期保持在95%以上。

学院设有机电工程系、化工机械系、工业设计系、土木工程系和院实验中心。鄠邑校区有8个本科专业实验室、2个省级实验教学示范中心、1个教学CAD机房、1个资料室，雁塔校区有两个一级学科实验室及科研实验室，实验室总面积约8500平方米。

学院开设机械设计制造及其自动化、机械电子工程、过程装备与控制工程、能源与动力工程、工业设计、土木工程等6个本科专业，其中，机械设计制造及其自动化为国家级特色专业、陕西省一流专业、陕西省特色专业、陕西省名牌专业，过程装备与控制工程为国家一流专业、陕西省一流专业、陕西省特色专业、陕西省名牌专业。学院有“机械工程”、“动力工程及工程热物理”2个一级硕士授权学科，包括“机械设计及理论”、“机械制造及其自动化”、“机械电子工程”、“车辆工程”、“化工过程机械”、“流体机械及工程”、“动力机械及工程”、“热能工程”、“制冷与低温工程”、“工程热物理”10个二级学科方向，有机械领域和能源动力领域专业硕士授权资格，其中，机械工程学科为陕西省优势学科。

学院与宝鸡石油机械有限责任公司共建“陕西省石油钻采装备工程技术研究中心”，共同申报并获批“国家油气钻井装备工程技术研究中心”。学院长期开展对外交流与合作，与宝鸡石油机械有限责任公司、陕西汽车集团有限责任公司、山西风雷机械制造股份有限公司、江苏建湖县政府、兰州石化公司、宁夏炼化分公司、洛阳石化分公司、江苏如通股份有限公司等企业和地方政府建立了战略合作关系，成立了石油机械、化工机械、深孔加工、特种车辆等联合研究机构，合作进行科学研究和人才培养。

学院拥有职称结构、年龄结构和学历结构合理的师资队伍，有教职工132名，其中，专任教师119名，包括教授（正高）24名、副教授（副高）27名，71名教师具有博士学位。有博士生导师和硕士生导师56名，陕西省优秀人才1名、省“三五”人才1名、享受“三秦人才津贴”专家2名、省科技新星1名、省级教学名师2名、省级师德标兵3名，省级教学团队2个。

学院在读本科学生2110名、全日制硕士研究生292名、非全日制硕士研究生56名。毕业生就业率连续21年保持在95%以上。学院注重学生综合素质和能力的培养，坚持产、学、研相互促进，协调发展。近五年，主持国家级、省部级、地市级科研项目60余项、企业合作科研项目180余项，年均科研经费约1800万元；发表科研和教学论文800余篇，其中，SCI/EI/CPCI检索200余篇；出版专著和教材38部；授权发明专利28件、实用新型83件、外观专利174件；获省部级、地市级科技进步奖13项。（资料截止2020年5月）