化工机械系在原化工教研室基础上于2001年组建而成，承担国家级一流专业“过程装备与控制工程”，以及硕士一级学科“动力工程及工程热物理”的教学与科研工作。化工机械系现有1个专业实验室“过程设备与控制实验室”和1个研究所“化工机械研究所”。过程装备与控制工程实验室下设有4个分实验室：过程设备实验室、流体机械实验室、过程控制实验室、腐蚀与防护实验室。自1958年建校，经过数十年的专业和学科建设，现已成为我国石油石化行业高级技术人才培养的重要基地，在行业内享有较高的声誉，校友分布于国内能源装备制造、石化、电力等重点领域。2020年过程装备与控制工程专业首批获得国家级一流本科专业建设点，2023年通过工程教育专业认证。

化工机械系师资力量雄厚，研究方向特色鲜明科学，研究以石油石化炼油设备机械为特色，技术水平在国内同行中领先。目前已形成四个稳定的研究方向：装备性能与压力容器管道安全、流体机械系统优化设计及控制理论、石油石化动力机械状态监测理论和方法、石油工业中的多相流与传质传热理论和应用研究。在巩固石油石化传统优势的同时，化工机械系积极顺应行业发展趋势，拓展智慧能源装备设计与制造、过程流程先进控制与运维、绿色低碳能源装备三个新兴方向，致力于培养符合国家战略需求的创新型人才。