我校图书馆由成都校区图书馆和南充校区图书馆两部分组成。
南充馆建于1958年，现有馆舍面积11468平方米，1552个阅览座位。成都馆建于2002年，现有馆舍面积21399平方米，2480个阅览座位。图书馆阅览座位共计4032个，馆舍总面积达32867平方米。
成都校区图书馆设有办公室、资源建设部、信息咨询部、技术部、读者工作部(含阅览部、流通部)。共有教职工56人，其中高级职称 8人，中级职称27人;具有博士学位1人，硕士学位5人，本科 23人。
我馆馆藏以石油天然气文献为特色，理、工、管、经、文、法、教等不同学科协调发展。纸本图书183万册，电子图书125万册，电子期刊3万种。订购印刷型期刊1834种，购买数据库40个。
图书馆秉承“读者第一，服务至上”的工作理念，致力于共享、实时、优质和快捷的服务原则。书刊资料全部实行开架借阅，12个阅览区/室服务时间为每天8:00至22:00(周末8:30至22:00)， 周开放时间达到97小时。图书馆广泛开展馆外虚拟文献的资源共享和文献传递服务，与国家科技文献中心(NSTL)、高校人文社科文献中心(CASHL)、国家图书馆、中国科学院国家科学图书馆、教育部CALIS中心、科技部西南信息中心、中国石油信息所、四川大学图书馆、成都理工大学图书馆等文献机构进行馆际互借、文献代复制和代传递服务。与西南交通大学、中国石油大学图书馆教育部科技查新站合作，在我馆建立科技查新代办站，直接为我校科研工作者提供查新服务。图书馆结合本校的教学科研实际，自行研发多种服务类型的数据库系统平台:硕博士学位论文管理系统、学位论文提交系统、学位论文审核系统、学位论文搜索系统、文献信息传递平台、远程访问系统、图书馆事实数据库、图书馆短信服务系统、图书馆读者问卷调查系统、教师参考书推荐系统、教师教学参考园地等。
图书馆为及时面向读者解难释疑，推出了在线咨询系统和网络留言薄，建立了图书馆教师读者QQ咨询群(群号149710802)、学生读者QQ咨询群(群号 373497105)，开设了图书馆新浪官方微博(https://e.weibo.com/u/3963236195)及时发布信息。
西南石油大学非常重视图书馆自动化和数字图书馆的建设。1997 年，图书馆建成了以小型机SUN3000为主服务器的自动化集成管理系统，使图书馆的管理、采访、编目、流通、期刊、OPAC等有关业务都实现了自动化。 1999 年，建成以 JVC 光盘库 +AXIS 光盘塔为数据中心的图书馆光盘网络服务器系统。2008年，建成以Sun4900、Sun6130、浪潮AS1000为核心设备的存储网络系统，以及本地镜像数字图书馆服务系统，共计服务器系统10套，磁盘阵列容量达到40TB。2010年，图书馆自动化系统全面接入学校一卡通系统，当前提供的服务包括馆藏目录在线查询、电子文献远程访问、自助借还、文献传递、手机短信服务、馆际互借、参考咨询、文献征订、新书刊报道等。 图书馆工作人员积极开展各种学术研究与信息报道。已在正式出版的各级学术刊物及学术会议上发表研究论文200 多篇，其中 4 篇英文论文在国际学术会议上发表。参加和主持国家、省、部、局、院级科研项目20余项。正式出版论文集《新时期石油高校图书馆工作》等。
图书馆常年开展多项读者互动活动，包括信息素质教育三部曲，即新生入馆教育、日常读者培训、毕业设计讲座。世界读书日成为每年的文化活动主题。成立读者自治委员会，让勤工助学团队参与图书馆的基础服务工作，吸引志愿者来图书馆为读者服务。此外，还积极参与社区经济建设与文化发展，为社区的国家重点科研单位提供信息服务。
图书馆先后于1995年、1998年、2008年、2012年先后荣获四川省教育厅及四川省高校图书馆工作委员会评选颁发的“四川省高校优秀图书馆”、“四川省先进图书馆”称号。四川省教育厅组织四川省高等学校图书馆自动化、网络化建设评估，我校图书馆2004年被评为优秀图书馆。我校图书馆于 2005年被清华同方知网(北京)技术有限公司评为四川省CNKI数据库最佳应用单位。2010年度在社馆图情信息交流活动中，获得“与科学同行优秀图书馆”称号。获得机械工业出版社“2013年度全国优秀馆藏图书馆”称号。截止2014年3月2日，网上调查结果显示，读者对图书馆服务工作整体评价的满意度达到90.4%。
西南石油大学图书馆的建设目标是:建设学术型、研究型图书馆，纸质资源与数字资源协调发展。在信息资源、服务方式、服务质量及信息技术等方面达到国内高校较为先进水平。