東北石油大學地球科學學院前身是大慶石油學院石油勘探系，是東北石油大學建校時的四個主幹系之壹，著名的地學專家杜博民、陳章明等曾在此任教。
2001年校院管理體制改革時更名為地球科學學院。是東北石油大學最具實力和特色的二級院系之壹。地球科學學院下設4個教學系，壹個實驗中心和壹個研究所。五十年來，地球科學學院致力於學科專業的發展建設，學科建設發展迅速，學院現有2個省級重點學科（地質、物探+測井），1個為國家級第壹類特色專業（地質）、3個黑龍江省重點專業（地質、物探+測井、地球化學）、2個黑龍江省特色專業（地質、地球化學），1個省部***建國家重點實驗室培育基地（非常規油氣成藏與開發），1個省級重點實驗室（油氣藏形成機理與資源評價）和3個部級重點實驗室，1個省級教學實驗示範中心、1個國家級教學實驗示範中心，建有石油天然氣地質研究所，有4個本科專業，8個碩士點，2個博士點，1個博士後流動站，1個博士學位授權壹級學科。