Университет готовит специалистов для нефтяной и газовой промышленности, в предметном рейтинге QS Petroleum Engineering занимает 23-е место в мире (1-е в России). В ТПУ действует единственный в России Центр подготовки и переподготовки специалистов нефтегазового дела, совместный с британским Университетом Heriot-Watt. Выполняются большие объемы НИОКР по указанным направлениям в интересах индустриальных партнеров, среди которых ПАО «Газпром», ПАО «Газпром нефть» и другие крупнейшие компании.