學校辦學歷史可追溯到1954年在廣州石牌創(chuàng)立的華南工學院（現華南理工大學）附設工農速成中學。
1956年1月，為適應我國石油工業(yè)發(fā)展的需要，經國務院批準，學校改名為石油工業(yè)部廣州石油學校，隸屬石油工業(yè)部管理。隨后，學校先后改名為廣東省石油學校、華南石油學院、廣東石油學院、中南石油學院、廣州石油學校。
1965年9月，學校遷往茂名市，改名為廣東石油學校。
1985年4月，經石油工業(yè)部與中國石化總公司商定，學校移交中國石化總公司管理。同年11月，在保留廣東石油學校的同時，成立廣東石油化工專科學校。
1992年7月，學校改名為廣東石油化工高等?？茖W校。
1998年1月，學校由中國石化總公司所屬劃轉為廣東省所屬。
2000年3月，廣東石油化工高等專科學校和廣東茂名教育學院（該院的辦學歷史可追溯到創(chuàng)辦于1970年的茂名師范學校）合并升格為廣東省屬本科院校——茂名學院。
2010年5月，學校更名為廣東石油化工學院。