20世纪50年代中后期，我国石油工业相当落后，远远不能满足国家建设的需要，引起党和国家高度关注，毛泽东主席亲临四川隆昌气矿视察，中共中央总书记邓小平亲自主持四川油气田勘探开发。1958年3月，位于南充东观、广安武胜、遂宁大英的三口探井喷出高产油流，震动全国，石油工业部部长余秋里将军坐镇南充，打响了川中石油大会战。为了加快开发四川石油天然气资源，也为西南协作区发展石油天然气工业培养技术干部，国家决定成立第二所石油高校，校址就设在川中石油会战指挥部所在地川北重镇南充市。
1958年8月，石油工业部先期在成都招收643名首届学生，随后委派基建司司长马载同志率领一批年轻专家和干部职工奔赴南充，筹划学院的创建工作。9月20日，石油工业部会同教育部报经国务院同意，正式批准成立四川石油学院。从此，学校伴随着我国石油天然气工业的建设发展，开始了先有学生后建学校的破常规办学实践。
1970年7月，学校经国务院批准更名为西南石油学院。2000年3月，学校划转四川省，由中央与地方共建、以四川省人民政府管理为主。2003年经教育部批准，学校升格为大学，2005年12月正式更名为西南石油大学。
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