东北石油大学校徽以圆形结构为整体造型。三个同心圆，从内到外其寓意分别为：至善、和谐、学无止境。最里面的圆代表“至善”，是核心内容，是大学的根本，出自《大学》：“大学之道，在明明德，在亲（新）民，在止于至善。”至善，就是要“使社会和人都臻于和谐圆满的至善至美的理想境界。”中间的圆代表“和谐”，体现学校构建和谐校园的理念内涵，出自《左传》：“如乐之和，无所不谐。”和谐，意为融洽、调和，是中华五千年文化的核心思想，是国学的核心价值所在。最外面的圆是三个圆中最大的圆，圆内部分意指“东油”学子在大学期间所掌握的知识，圆外是学子们毕业后需要继续探求的未知世界，警示学子“知识无边，学无止境”，出自古希腊哲学故事《大圆圈和小圆圈》中古希腊哲学家捷诺对学生的精辟阐述：我们掌握的知识越多，接触到的无知范围就越大。
校徽中心部分，形似石油钻井钻头，又像坚实的盾牌，也如倒放的油滴，体现了大学的石油特色。钻井的钻头，意指油田的开发和建设，寓意为东北石油大学诞生于“松辽石油会战”之中，与大庆油田相伴而生，与油田生产实际紧密结合，彰显了产学研相结合的办学特色。坚实的盾牌，寓意为东北石油大学的创建者与大庆油田的开拓者一起创造的大庆精神，是力量之盾、精神之盾，是学校办学育人的制胜法宝，是“东油人”开拓进取的不竭动力。倒放的油滴，油滴上方的凹凸部分状如长城，意指“油为国脉”，寓意为“东油人”肩负着“我为祖国献石油”的历史使命和振兴国脉的时代责任。
校徽主体字为左右排列的校名简称“东油”两个篆字，数字“1960”表示东北石油大学的创建年份。校徽圆环的上半圆内为英文校名，下半圆内为毛泽东字体中文校名。代表学校秉承历史、开放办学，面向世界和面向未来的思想和理念。
校徽以蓝绿色为主色调、以白色为底色。蓝绿色的有机结合，体现了“崇尚科技、尊重自然”的文化品格和“创新、开放、发展”的人文内涵，象征东北石油大学蓬勃的生机和活力，及科学研究和科技发展给石油能源带来的希望。纯白的底色代表了纯洁、朴实、远大，意在体现东北石油大学“艰苦创业、严谨治学”的校训和“严谨、朴实、勤奋、创新”的校风。