所谓机械，是指利用力学原理构成的具有确定运动系统的机器和机构的总称，机械设计制造及其自动化专业就是以机械设计与制造为基础，融入自动控制技术的交叉学科专业。在石油天然气行业，石油钻采机械装备在石油地质勘探和油气田开发中不仅不可或缺，而且在一定程度上是一个国家的石油工业发展水平的重要标志。中国石油大学（北京）机械设计制造及其自动化专业承袭北京石油学院1953年设立的“石油矿场机械”专业和1990年设立的“机械电子工程”专业，其特色就是以石油矿场机械，即石油钻采装备为学习和研究对象。
在多年教学研究与改革实践的基础上，本专业形成了“坚持机电结合，突出石油特色”的鲜明专业特色，使培养的学生具有机械工程、电子工程和控制工程三个学科领域的宽广扎实的基础知识、很强的适应性和综合素质，具有广阔的发展空间和良好的就业前景。本专业还结合机电领域专业人才的特点，在加强实践教学，培养具有创新精神、实践能力的高素质人才等方面进行深入的探索和实践，通过实践教学体系建立和实施、大学生创新能力培养实践等促进学生创新精神和实践能力的培养，推动专业办学条件和水平的提高，取得了显著效果。本专业2007年被授予校级品牌专业；2008年及2009年分别获得国家级、北京市特色专业建设点。2010年起成为教育部“卓越工程师培养计划”试点专业。
我校机械设计制造及其自动化专业紧密结合国家经济建设和石油石化装备工业发展对高素质人才的需要，培养机械工程及自动化领域内，获得机械电子工程师基本训练的，具有实践能力和创新精神的，从事机电一体化系统和产品的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等工作的高级专门人才。
毕业生主要签约石油和地方的机械装备设计制造的企业、高校、科研院所，从事机械工程领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售，或者继续攻读机械工程、控制工程及石油工程等学科的硕士学位。