中國石油大學（北京）理學院由四個系（應用化學系、材料科學與工程系、數學系、物理系）、2個北京市高等學校實驗教學示范中心（物理實驗教學中心、化學與化工實驗教學中心）、1個北京市科普教育基地（物理實驗教學中心物理演示廳）、2個校級重點實驗室（光傳感與光探測實驗室、能源材料微結構實驗室）、1個聯合研究機構（材料腐蝕與防護聯合研究中心（加拿大哈斯基能源公司））、1個北京市重點實驗室（油氣裝備材料失效與腐蝕防護北京市重點實驗室）組成。

理學院擁有2個博士學位授權一級學科（化學、材料科學與工程）、1個博士學位授權二級學科（應用化學）、6個碩士學位授權一級學科（數學、化學、物理學、材料科學與工程、光學工程、化學工程與技術）、2個專業(yè)學位碩士點（材料工程、化學工程）、1個北京市一級重點學科（材料科學與工程）、3個本科專業(yè)（數學與應用數學、應用化學、材料科學與工程），其中應用化學為國家特色專業(yè)，學院共有在校博士生70人，碩士生427人，本科生570人。

理學院現有在編教職工122名，其中教授29名，博士生導師19人，碩士生導師66人，其中入選“新世紀百千萬人才工程”國家級人選1名、“教育部長江學者獎勵計劃”1名、“教育部新世紀優(yōu)秀人才”2名、“北京市科技新星”2名、“全國優(yōu)秀博士論文提名”1名、“北京市優(yōu)秀博士論文”1名、“校級教學名師”2名、“校級青年拔尖人才”10名。理學院教師參加國家自然科學基金、國防科技攻關、973、863等100余項科研項目，2012年科研總經費約2000萬元，取得了豐碩的研究成果。

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