2011年9月经陕西省教育厅批准，成为最早设立研究生院的陕西省属高校。西北大学研究生院，目前在校各类研究生9388人，其中博士研究生1366人，硕士研究生8022人（其中全日制学术硕士3446人、专业硕士3690人，非全日制专业硕士886人）。1978年国家恢复研究生招生工作后，西北大学是全国首批招收研究生和有权授予博士、硕士学位的高等院校之一。截至2019年9月，先后招收各类研究生44293人，授予博士、硕士学位33781名。
学校拥有一支高素质、结构合理的研究生导师队伍。，现有博、硕士研究生导师1300余人（博导590余人）。其中中科院院士3人，双聘院士10人，“杰青”11人，“万人计划”16人，国家级教学名师5人，“百千万人才工程”国家级人选14人，“教育部新世纪优秀人才”23人，“优青”9人，“三秦学者”9人；陕西“千人计划”197人； 国家自然科学基金委创新群体2个，教育部创新团队8个（其中滚动支持2个）。一些研究生导师先后荣获国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科技进步奖、长江学者成就奖、全国杰出专业技术人员、全国“创先争优”奖、陕西省科学技术最高成就奖、陕西省基础研究重大贡献奖、中国专利金奖、何梁何利基金科学与技术进步奖、教育部高校青年教师奖、霍英东教育基金青年教师奖。
现有6篇论文入选全国优秀博士学位论文，5篇论文入选全国优秀博士学位论文提名论文，在全国高等院校中并列第39位，全国地方综合性大学中位居第1位；有97篇论文入选陕西省优秀博士学位论文。学校坚持以提高人才培养质量为核心，不断完善各项培养和管理制度，深化招生改革，强化过程管理，提高学位授予质量，取得了明显成效。文科类和理工类研究生以第一作者发表的核心（权威）论文数量占到全校总量的50%以上，研究生在学校科研项目的参与度超过90%。
