西北大学肇始于1902年的陕西大学堂，1912年始称西北大学，1923年8月改称国立西北大学。1937年抗战爆发后，国立北平大学、国立北平师范大学、国立北洋工学院等内迁来陕，组成国立西安临时大学，1938年更名为国立西北联合大学，1939年8月复称国立西北大学。
建国初期，西北大学为中央教育部直属的综合大学，1958年归属陕西省主管，1978年被确定为全国重点大学。现为国家“211工程”重点建设院校、教育部和陕西省共建高校。学校现有太白校区、桃园校区、长安校区三个校区，总占地面积2360余亩。现有22个院（系）和研究生院，83个本科专业。学校现有19个博士学位授权一级学科、39个硕士学位授权一级学科、16个专业学位授权点。现有1个一级学科国家重点学科（涵盖5个二级学科）、4个二级学科国家重点学科和1个国家重点（培育）学科，21个博士后科研流动站。学校拥有1个国家重点实验室、1个国家工程技术研究中心，1个国家级国际科技合作基地，5个国家级实验教学示范中心,1个国家级虚拟仿真实验教学中心，7个国家级人才培养基地并设有国家大学生文化素质教育基地，29个部（省）级重点实验室、工程技术研究中心和人文社科研究基地。现有教职工2500余人，其中中科院院士2人， “长江学者”特聘（讲座）教授5人，国家杰出青年基金获得者5人，教育部创新团队6个，国家级教学名师4人，国家级教学团队5个，国家级和省级有突出贡献专家41人。在校学生23000余人，其中全日制研究生7000余人，外国留学生700余人。
建国以来，学校共为国家培养各类专业人才20余万名，其中的绝大多数已成为所在行业、部门、地区的业务骨干、学术带头人和领导干部。学校被誉为“中华石油英才之母”“经济学家的摇篮”“作家的摇篮”。学校是首批解放军后备军官培养试点院校之一。
学校每年承担国家“973”计划 “863”计划、国家重大科技专项及国家自然科学基金等国家级项目百余项。先后获得包括国家自然科学奖一、二等奖，国家技术发明奖二等奖，国家科技进步二等奖，“长江学者”成就奖一等奖等一系列重大科技奖励。
学校十分重视对外科技文化交流，已与美、英、法、德、日等20余个国家及地区的100余所大学、科研机构建立了友好合作关系。《大英百科全书》曾将西北大学列为世界著名大学之一。