应用化学系设有应用化学本科专业。该专业于2021年获批国家级一流本科专业，现设有油田化学和新能源化学两个培养方向。

应用化学系拥有1个国家重点实验室分室、1个陕西省重点实验室和1个陕西省工程中心，1个校级“应用化学”重点实验室，在中省共建及陕西省高水平大学建设项目的支持下，已建成了功能较为完备的现代分析测试中心、基础化学实验室、应用化学专业实验室等人才培养与科学研究的学科平台。现有《有机化学》、《分析化学》等4门陕西省精品资源共享课程，以及《无机化学》、《物理化学》等4门校级精品课程。

应用化学系目前有专任教师50人，其中三级教授2人；博士生导师、硕士生导师30余人；陕西省杰出青年基金获得者1人，陕西省人才2人，陕西省教学名师1人、陕西省师德标兵1人，陕西省科技新星4人，西安石油大学拔尖人才4人，校青年英才5人，校青年骨干教师6人，拥有2个省级科研创新团队。近3年来，承担并完成大量科研项目，发表教学和研究论文180余篇，其中多篇高水平原创科研成果接连发表于《Nature Communications》、《Journal of Cleaner Production》、《Chemical Engineering Journal》等国际权威学术期刊，出版教材和专著4部。获省部级教学成果一等奖1项、省部级科研成果奖3项，厅局级科研成果奖4项。在石油胶体与界面化学理论研究、油气田化学品的合成及应用、功能高分子合成、绿色精细化学品的合成及应用技术等方向已经形成显著特色。