西北分院原名石油工业部西北石油地质勘探研究所，1984年12月经国家科委批准正式建立，于1988年4月建成。是中国石油天然气集团公司直属研究所。中国石油天然气集团公司重组改制后，经中国石油天然气股份有限公司批准，于2000年10月更名位中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院西北分院（简称中国石油勘探开发研究院西北分院）。
西北分院主要从事石油地质综合研究、油气勘探目标选择、地球物理勘探技术研究、地震资料处理、油气勘探开发阶段油藏描述、计算机技术应用等。现有职工395人，其中：具有高级专业技术职称的60多人，中级专业技术职称的180多人。职工中大专以上学历人员350多人，其中硕士60多人，博士近30人。分院拥有一批熟悉西北区域地质和盆地地质资料、富有油田实际研究经验、有较高研究水平、可胜任地层、沉积、构造、油气运聚等专题研究与综合评价的科技力量。配备有PC-Cluster计算机集群（144节点），SUN F4800、Origin2000、Power Challenge等大、中型计算机系统和工作站。地震资料年处理量可达：二维5万千米，三维6000平方千米；储层预测及油藏描述二维1万千米，三维1000平方千米。
分院已经形成了能够解决复杂地表、地下地质问题的五个特色技术系列和多项专门技术：⑴储层预测技术系列；⑵复杂构造成像技术系列；⑶复杂地表区静校正技术系列；⑷低信噪比处理技术系列；⑸石油地质综合评价技术系列。承担过多项中国石油天然气集团公司、股份公司、油田、新探区的研究项目和攻关课题，在大庆、吉林、准噶尔、塔里木、吐哈、柴达木、玉门、鄂尔多斯、四川、华北、江苏、江汉等油田的油气勘探项目研究中取得了较好成绩，为油田增储上产做出了贡献。多次获国家、部级科技进步奖，推广应用成果300多项。
在计算机网络工程建设方面，独立建成了本单位局域网（网址：
www.nwgi.com.cn），基本实现了院内办公自动化；实现了2M 数字电路与中国石油天然气股份有限公司联网。参与了股份公司信息化建设项目，并作为股份公司在兰州的信息化站点，为兰州各兄弟单位提供信息服务。分院还以雄厚的技术力量全力开拓社会市场，参与了银行、电信、医药卫生等多个部门的计算机网络建设。分院先后获得集团公司优秀科研院所、集团公司百佳厂（住宅）区、兰州市文明单位、甘肃省文明小区、甘肃省安全示范小区、甘肃省国土绿化先进单位等称号。
分院于2001年获得了中国进出口商品质量认证中心（CQC）颁发的ISO9001质量体系认证证书。
