物質成份
原油的成分主要有：油質（這是其主要成分）、膠質（一種粘性的半固體物質）、瀝青質（暗褐色或黑色脆性固體物質）、碳質（一種非碳氫化合物）。石油由碳氫化合物為主混合而成的，具有特殊氣味的、有色的可燃性油質液體！天然氣是以氣態的碳氫化合物為主的各種氣體組成的，具有特殊氣味的、無色的易燃性混合氣體。在整個的石油系統中分工也是比較細的：構成石油的化學物質，用蒸餾能分解。原油作為加工的產品，有煤油、苯、汽油、石蠟、瀝青等。嚴格地說，石油以氫與碳構成的烴類為主要成分。分子量最小的4種烴，全都是煤氣。
元素組成
石油主要是碳氫化合物。它由不同的碳氫化合物混合組成，組成石油的化學元素主要是碳（83% ~ 87%）、氫（11% ~ 14%），其余為硫（0.06% ~ 0.8%）、氮（0.02% ~ 1.7%）、氧（0.08% ~ 1.82%）及微量金屬元素（鎳、釩、鐵、銻等）。由碳和氫化合形成的烴類構成石油的主要組成部分，約占95% ~ 99%，各種烴類按其結構分為：烷烴、環烷烴、芳香烴。 一般天然石油不含烯烴而二次加工產物中常含有數量不等的烯烴和炔烴。含硫、氧、氮的化合物對石油產品有害，在石油加工中應盡量除去。