บัณฑิตวิทยาลัย เป็นหน่วยงานระดับคณะ ทำหน้าที่เป็นหน่วยงานกลางรับสมัครผู้ที่จะเข้าศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา ในสาขาวิชาต่าง ๆ ในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ ดำเนินการเกี่ยวกับการศึกษา ตลอดจนทำหน้าที่เป็นหน่วยงานกลางควบคุมมาตรฐานวิชาการ และประสานงานด้านการเรียน การสอนและการวิจัยของคณะต่าง ๆ ที่จัดการ ศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา ให้มีความคล่องตัวและมีประสิทธิภาพ โดยมีคณาจารย์ในสังกัดมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ ที่มีส่วนร่วมในการจัดการเรียนการสอนในระดับบัณฑิตศึกษาเป็นคณาจารย์บัณฑิตศึกษาประจำบัณฑิตวิทยาลัย โดยปัจจุบันมีหลักสูตรที่อยู่ในความควบคุม ดูแลของบัณฑิตวิทยาลัย เปิดทำการสอนระดับปริญญาเอก 30 สาขาวิชา และปริญญาโท 59 สาขาวิชา รวมทั้งสิ้น 89 สาขาวิชา