中国石油大学（北京）理学院由数学系、物理系、应用化学系、实验教学中心、学院党政办公室、学生工作室办公室。拥有1个国家工科化学教学基地、2个北京市重点实验室（油气污染防治、油气光学探测技术实验室）、1个全国石油和石化行业重点实验室（油气太赫兹波谱与光电检测实验室）、1个中石油重点实验室分室（CNPC纳米化学实验室）、2个北京市高等学校实验教学示范中心（物理实验教学中心、化学与化工实验教学中心）、1个北京市科普教育基地。 
    理学院现有2个本科专业（数学与应用数学、应用化学-国家特色专业）、4个硕士学位授权一级学科（数学、化学、物理学、化学工程与技术）、2个专业学位硕士点（应用统计、化学工程）、2个博士学位授权一级学科（化学、化学工程与技术）、1个北京市重点学科（应用化学）、1个博士后流动站（化学）。
理学院目前在编教职工99名，其中双聘院士2名、长江学者特聘教授1名、9新世纪百千万人才工程国家级人选1名、教育部新世纪优秀人才1名、1北京市科技新星1名。