机械与过程系下设机械设计制造及其自动化、过程装备与控制工程和新能源科学与工程三个专业，拥有教师33人，其中教授7人，副教授13人，高级工程师1人，讲师8人，实验员4人。
机械设计制造及其自动化专业
机械设计制造及其自动化专业目前拥有教师21人，其中教授7人，副教授7人，讲师1人，助教1人，博士后2人，实验员3人。2016年开始本科生招生，2017、2018年分别启动留学生和研究生招生。
机械设计制造及其自动化专业是我校传统主干专业，是以机械设计与制造为基础，融入自动控制技术的交叉学科专业。其前身是1953年我校（时为北京石油学院）成立时创建的石油矿场机械专业，1999年起调整为机械设计制造及其自动化专业。该专业坚持机电结合，突出石油特色，2007年被授予校级品牌专业，2008年及2009年分别获得国家级、北京市特色专业建设点，2010年起成为教育部卓越工程师培养计划试点专业，2021年获批自治区一流本科专业。毕业生主要签约石油和地方的机械装备设计制造的企业、高校、科研院所，从事机械工程领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售，或者继续攻读机械工程、控制工程及石油工程等学科的硕士学位。
学科方面，1961年开始招收研究生，1981年获得硕士学位授予权，1986年批准为国内第一个石油机械工程博士点（后更名为机械设计及理论二级学科博士点），1996年被批准为中国石油天然气总公司部级重点学科，2002年被批准为北京市重点学科，2009年被批准为机械工程博士后流动站，2011年获得机械工程一级学科博士学位授予权。
过程装备与控制工程专业
过程装备与控制工程专业目前拥有教师13人，其中教授1人，副教授6人，高级工程师1人，讲师3人，实验员1人。
过程装备与控制工程专业是中国石油大学（北京）最早的主干专业之一，前身石油炼厂机械是原北京石油学院建校初期首批设置的老专业之一，1955年首届本科生毕业，1956年首届研究生毕业，后更名为化工设备与机械专业。1998年教育部又统一将专业名称调整为“过程装备与控制工程”。这不仅保留了原化工设备与机械专业的特色，同时赋予了更新的内涵。过程装备与控制工程专业在教学中注重基础宽、知识面广、适应性强的教学理念，以现代石油化工为平台，强调把工艺、装备和控制紧密结合的复合型人才的培养，使学生具有较强的科研能力和创新能力。经过近60年的建设和发展，本专业已成为国内石化装备领域最有影响的专业之一。毕业生遍及炼油、乙烯、煤制油、煤化工、海洋石油等国家石油石化公司和石化工程公司，工作性质主要有产品设计、生产管理、技术研发和产品营销等。其中很多优秀毕业生已成为我国石化装备领域的知名专家、技术骨干及高级管理人员，许多还担任重要的领导工作，并涌现出一位中国工程院院士（时铭显）和一位中国科学院院士（何国钟）。
学科方面，1987年获得化工过程机械硕士学位授予权；2003年获得化工过程机械二级学科博士授予权；2009年设立动力工程及工程热物理一级学科博士后流动站；2010年获得动力工程及工程热物理一级学科博士点。2010年获批教育部多相流分离技术与装备工程研究中心。2021年获批自治区一流本科专业。学科研究主要围绕石油化工装备领域的科学和技术问题，具有鲜明的石油化工特色，在多相分离理论与技术、过程装备及工程等方向掌握了一批具有自主知识产权的核心技术，并取得了一批国际先进、国内领先的科研成果。
新能源科学与工程专业
基于对能源行业发展趋势的判断和思考，中国石油大学（北京）立足国家能源战略需求和学科发展前沿布局，正加快推进新能源科学与工程专业建设。校本部2018年在原新能源研究院的基础上，成功申请新办新能源科学与工程专业，2019年第一次招收本科生70人。克拉玛依校区2022年成功申请新办新能源科学与工程专业，2023年第一次招收本科生66人。在学校的大力支持下，学校坚持高起点、高水平、高标准建设新能源科学与工程专业。克拉玛依校区新能源科学与工程专业主要研究氢能、太阳能、风能等新能源开发、转化、存储和应用过程的自然科学、应用科学及工程学相关问题。该专业面向新能源产业，立足于国家能源发展规划，根据能源领域的发展趋势和地方经济发展需求，培养在氢能、太阳能、风能、储能等新能源领域从事工程设计、研究开发、生产制造、经营管理的复合型人才。新能源科学与工程专业坚持“育人为本、科研创新”的总原则，高度重视氢能、太阳能、风能和储能领域的科研创新，聚焦基础性、前瞻性、关键性研究问题。新能源科学与工程专业学生毕业后可在大、中型新能源产业链相关企业，电网公司、电力装备设计/制造企业、新能源装备设计/生产企业、风电/光伏/先进储能设施设计/制造/运维企业、能源环保产品设计/生产企业、各级政府部门/事业单位、新能源汽车等领域从事生产、经营、管理等工作。也可继续攻读动力工程及工程热物理、动力工程、热能工程、工程热物理、动力机械及工程等学科方向硕士学位。
学科方面，2020年获批新能源科学与工程交叉博士学位点，2021年获批新能源科学与工程硕士学位点，实现新能源方向本、硕、博全方位培养。2021年，新能源科学与工程本科专业入选北京市一流专业建设点。
系主任：赵旭亮
机械专任教师：历长云、宋强、许磊、于化龙、唐玲、刘梓峰、苏子安、黄洪钟、程卫东、毛东风、孙凤云、赵军友、闻新、储开宇、曾颖、丁艺、赵旭亮、高国刚、孙瑞滨、徐晓慧、蒋劲茂、王涛、万书亭、储开宇
过控专任教师：王江云、赵敏、张晓蕾、陈晓玲、刘建新、张海鹏、黄立华、古丽寨娜·哈布都拉、徐振、柴雪迪、马仲麟
新能源专任教师：米沙、王福玲、莫雅思、古丽寨娜·哈布都拉、李强、孙倩囡、邢道明
过控实验员：贺娇