华南理工大学1956年开始招收培养研究生，1978年恢复招收研究生，1981年经国务院批准为首批博士和硕士学位授予单位，2000年经教育部批准成立研究生院，2011年获批成为全国首批、华南首家工程博士培养试点单位。截至2019年9月，在读研究生21200余人，其中博士研究生3600余人、全日制硕士研究生12700余人、非全日制硕士研究生4900余人。
学校学科体系不断完善，已涵盖经济学、法学、教育学、文学、理学、工学、医学、管理学、艺术学等9个学科门类，现有31个博士学位授权一级学科，39个硕士学位授权一级学科，3个交叉学科；23个专业学位授权类别，其中博士专业学位授权类别5个，分别为电子信息、机械、材料与化工、资源与环境、土木水利。学校拥有2个一级学科国家重点学科，3个二级学科国家重点学科，2个国家重点（培育）学科，24个一级学科广东省重点学科；有31个博士后科研流动站。轻工技术与工程、建筑学、食品科学与工程、化学工程与技术、环境科学与工程、材料科学与工程、机械工程、管理科学与工程等学科整体水平位居全国高校前20%。覆盖学校主要学科的工程学、材料科学、化学、农业科学、物理学、生物学与生物化学、计算机科学、环境科学与生态学、临床医学9个学科领域进入ESI全球排名前1%，其中工程学、材料科学、化学、农业科学4个学科位居全球排名前1‰，入选数量位居全国高校第5位、华南地区首位。学校稳步推进广州国际校区建设，大力发展新兴学科和交叉学科领域，拟设立10个“新工科”学院，形成完整的本-硕-博人才培养体系。
经多年建设，学校形成了涵盖各学科领域的国家、部省各级创新平台体系。截至2019年10月，建有215个部省级以上科研机构，其中，自然科学类国家级科研机构25个，包括3个国家重点实验室、5个国家工程（技术）研究中心、10个国家（地方联合）工程实验室、1个国家国际科技合作基地、6个引智基地，数量居全国高校前列；哲学社会科学类国家级科研机构2个（国家高端智库、高校思想政治工作创新发展中心）。
学校十分重视研究生导师队伍建设，师资力量雄厚，截至2019年10月，有研究生导师2515人，其中两院院士10人，双聘院士21人，外国国家院士4人，长江学者奖励计划29人，国家杰出青年科学基金获得者39人，国家优秀青年科学基金获得者25人，国家高层次人才特殊支持计划37人等。
学校积极拓展国际交流与合作，已与美国、法国、澳大利亚、英国、意大利、荷兰、日本等国家以及香港、台湾地区的60余所知名高校开展不同层次的硕士、博士双学位联合培养、交换生、短期访学、暑期学习、海外实习实践等项目，其中，已与澳大利亚新南威尔士大学、日本早稻田大学、法国南特大学等高校开展双硕士项目，与荷兰代尔夫特理工大学、意大利都灵理工大学、比利时根特大学等高校开展双博士学位项目。学校积极通过国家公派研究生项目、广东省高校优秀青年科研人才国际培养计划、广州市“菁英计划”留学项目、华南理工大学博士研究生国（境）外短期访学资助项目等，每年选派优秀研究生赴哈佛大学、麻省理工学院、剑桥大学等著名大学或科研院所进行联合培养和攻读学位。
学校注重研究生创新实践，近年来研究生在许多世界性、全国性的学术研究与科技竞赛中屡创佳绩，省级及以上竞赛获奖数年均超过100项，处于全国重点高校前列。毕业研究生深受社会欢迎，2018年总体就业率99.71%，名列全国前茅，迄今已为国家培养了7万余名各层次的研究生，广泛分布在机械、电子、通信、电力、建筑、化工、材料、轻工、环境、食品等领域，一大批毕业校友成为我国科技骨干、著名企业家和领导干部。
创新的培养模式，优秀的导师队伍，良好的培养环境和国际化的办学理念，为研究生的成长提供了有力支撑。研究生具有国际水准的高质量成果不断涌现，他们已成为学校科学研究的生力军。在新的历史发展阶段，学校研究生教育将继续坚持以人才培养为根本，努力输送更多创新型、复合型、国际化高层次人才，为推进学校“双一流”建设和综合实力提升，服务经济社会发展做出更大的贡献。