石油工程专业是由原本科专业目录中的钻井工程、采油工程和油藏工程三个专业整合而来的，所以石油工程专业所学习和研究的也主要是这三个方向：1.钻井工程，又称油气井工程，主要利用石油机械设备和技术，将地层钻成具有一定深度的园柱形孔眼（即“井”），其目的是确切地了解地下地质情况，正确判断储油构造，并利用“井”来开采油气；2.采油工程，又称油气田开发工程，是油田开采过程中根据开发（开采）目标通过油井对油藏采取的各项工程技术措施的总称，如何提高油田最终采收率是油田开发面临的最大挑战；3.油藏工程，主要研究油藏（包括气藏）开发过程中油、气、水的运动规律和驱替机理，拟定相应的工程措施，以求合理地提高开采速度和采收率。
在中国石油大学（北京），石油工程专业是学校1990年开始招生的首批本科专业之一，由油气井工程和油气田开发工程两个国家重点学科支撑,是学校重点石油主干专业。经过十几年的建设，目前主要有三个专业方向（即“课程模块”），分别为油气井工程、油气田开发工程和海洋石油工程方向，本专业在培养目标确立、课程合理化设置、师资队伍建设、教材建设、教学改革与实践、教学实验室、实习基地建设等方面都取得了丰硕成果，2007年成为教育部第一批高等学校特色专业建设点，整体上已达到国内同类专业领先水平。
。