1991年上半年，开始正式举办中学校长和在职中学教师岗位培训。
1991年起，学校先后与华东化工学院、华南理工大学、佛山科学技术学院、广东工业大学、湛江师范学院、湛江海洋大学等本科院校联合办学，举办了多个专业的本科班，拓宽了办学门路，锻炼了师资队伍。
1992年，更名“广东石油化工高等专科学校”。学校根据自身的专业特点，创办有特色的各种计划外教学班、培训班、自学考试辅导班，积极开展了小教大专自学考试和高师专科自学考试的助学工作，与茂名市“自考办”和各县（市、区）教师进修学校合作，开设了中文、政治、数学、英语和小教大专文科、理科等6个专业的自学考试辅导班，招收辅导学员1700多人。此外，还和广东教育学院合作，举办了高师本科自学考试辅导班，开设中文、政治、数学3个专业，招收学员460人。
1994年，学校与广东教育学院联合招收全日制中文本科班和英语本科班各1个班，招生90人，全校全日制在校生达到1400多人。
1995年以后，学校办学条件日趋完善，设有政史、中文、英语、数学、计算机学、物理、生化、地理等8个系13个专业和1个德育教研室、1个教育科学研究室、1个大专函授部。
1998年1月，学校由中国石油化工总公司所属划转为广东省所属，实行省市共建以省为主的体制。
1999年5月，广东省高等教育局组织专家组对广东石油化工高等专科学校、茂名教育学院、茂名石油化工公司职工大学合并组建本科层次的茂名学院进行了认真论证，一致同意学校合并组建本科层次的茂名学院。11月，教育部专家组来校考察，对“三校”合并升本筹备工作给予了充分的肯定。截至1999年，学校已培养出全日制专科毕业生6386人，函授专科毕业生1875人，广播英语师范专科毕业生187人，中等师范毕业生1448人；培训了各类别各层次教师、干部和专业技术人员等共7449人，辅导助学人员累计16200多人次。
2000年3月，广东石油化工高等专科学校和广东茂名教育学院、茂名石油化工公司职工大学合并升格为广东省属本科院校--茂名学院，实行省市共建、以省为主的管理体制。
2010年5月，学校更名为现“广东石油化工学院”。
2011年，学校被教育部列为"卓越工程师教育培养计划"试点高校。
2013年，广东省人民政府与中国石油化工集团公司、中国石油天然气集团公司、中国海洋石油总公司签署共建我校协议。
