化工系按照三个一级学科“化学工程与技术” 、“材料科学与工程”和“碳中和系统科学与技术”（仅博士）招收研究生，并招收“材料与化工”和“生物与医药类”专业型研究生，培养工程管理硕士专业学位（MEM）非全日制研究生。目前每年招收硕士研究生约30余名，博士研究生约100余名。培养方向涉及传质与分离工程、多相反应与催化工程、化工系统工程、生物化工 过程、材料物理与化学、材料加工工程等。化工系十分重视提高研究生的教育质量，为研究生开设了40余门与化工和高分子材料相关的课程。研究生直接参与学科前沿和工程一线的研究课题，在科学作风、学术思想和工作能力等方面得到了锻炼，取得了可喜的成绩。

硕士生的基本修业年限为2～3年，须修够规定的课程学分，并且完成学位论文。博士研究生的基本修业年限为直博生和提前攻博生（含硕士生阶段）4～5年，普博生3～4年。博士生需要完成课程学习、资格认定、选题报告、论文中期考核和最终学术报告等培养环节。

化工系积极探索并逐步形成了国际化与开放式的科学研究和高水平人才培养的体系，与美国、日本、德国、澳大利亚等国的著名大学互派研究生或实现研究生的联合培养。与中石化、中石油、国家能源集团、华润集团、国药集团等企业、及国家级实验室联合培养工程硕博士生。