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