學院的國外留學與聯合培養在學校的領導下，已經形成了多層次，多方式的國外留學與培養體系，項目體系齊全，方式完善。
2+2模式：學生在國內學習2年，在國外學習2～3年(同時保留國內學籍)，雙方學校互認學分，達到雙方學校獲取學位規定的學分要求，可獲得雙方學校的學士學位及本科畢業證書
合作院校：
美國：塔爾薩大學、密蘇里科技大學、密蘇里大學（哥倫比亞校區）、阿拉斯加大學費爾班克斯分校等；英國：愛丁堡大學、斯旺西大學等；加拿大：滑鐵盧大學、卡爾加里大學
3+1+1模式：學生在國內學習3年，在國外學習2年。學生在國外學習第一年結束后，獲得中國石油大學（北京）的本科畢業證書及學士學位。學生在國外學習的第二年攻讀相應專業的碩士學位，成績合格者取得國外就讀大學的相應專業的碩士學位。
合作院校：美國：亞利桑那州立大學等；英國:斯旺西大學；加拿大：紐芬蘭紀念大學、渥太華大學、卡爾加里大學
公派留學模式：2012年我校啟動國家留學基金委項目申報工作，選拔首批優秀本科生參加國家公派留學項目。截止目前，共獲批加拿大卡爾加里大學等5個公派項目，累計有47人次取得了公派出國留學資格。隨著我校國外合作大學資源和渠道的拓展，我校的公派留學項目和公派名額將穩步增加，日漸成為學生國際化教育的重要途徑。
赴歐美大學公派項目：加拿大卡爾加里大學、里賈納大學，美國塔爾薩大學、亞利桑那州立大學，丹麥技術大學等5個公派項目。
赴俄專項公派項目：烏法國立石油技術大學公派項目。
“交換生模式”：學生到境外或國外高校學習半年或一年之后回本校繼續學習。
合作高校：臺灣云林科技大學、臺灣清華大學
其他模式 我校還與澳大利亞阿德萊德大學和法國工程師聯盟、德國TU9理工大學聯盟分別建立了“1.5+3”模式、“4+3”模式的合作辦學關系
