原油是从地下深处开采出来的液态多组分混合物，除原油的馏分特征外，其他特征均属于化学组成的范畴。

原油组成依据整体组成特征又可分为以下几种：①原油的元素组成。原油的元素组成是化学组成的基础。组成石油的元素主要是碳和氢，其次是氧、硫、氮。石油中所含的元素绝大多数是以有机化合物的形式出现，主要是碳和氢组成的烃类，其次是含氧、硫、氮等杂原子的非烃化合物。②原油的馏分组成。石油组分分析中，用某个温度范围内蒸馏出的馏分百分含量（重量或体积）所表示的石油组成称为馏分组成。不同的石油其馏分组成的分布及含量大小都有差别，石油馏分组成的差异直接影响了石油的物理性质，也反映了原始生油母质及演化程度的不同。③原油的族组成。是族组分分离过程中得到的组成成分，包括饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质。不同的石油中族组成尽管具有相似性，但是各组分本身又具有极其复杂的特性，其中用来指示有机质类型、成熟度、沉积环境的主要是生物标志化合物。④原油的化合物组成。原油的化合物按照化学结构可进一步细分为烃类（烷烃、环烷烃、芳香烃）和非烃类（含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物、大分子聚合物）。非烃类化合物虽然数量不多，但确很有意义，且对原油的性质影响较大。原油组成中的大多数物质已经失去了其母源有机质的结构特征，但仍有部分分子保留了母源特征，这部分化合物被称为 “化学化石”或者生物标志化合物。

原油的化学组成主要包括其元素构成和化合物组成两类，也可依据不同化学组成对其原油进行分析和分类。按照化合物组成，原油主要由烃类和非烃类化合物组成。烃类化合物主要包括烷烃、环烷烃、芳香烃。非烃类主要包括含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物等。依据原油中各烃类的含量比例关系，以烷烃（石蜡），环烷烃，芳烃+硫、氮、氧化合物3个参数将原油分为石蜡基（烷烃＞70%）、环烷基（环烷＞60%）、中间基（烷、环烷、芳烃含量接近）和沥青基（沥青质＞60%）。

硫及含硫化合物是原油中含量比较低的一类化合物，但其存在极大地影响原油的开采与利用，原油中含硫量高，不但使原油品质降低，而且对设备具有腐蚀作用。按含硫量将原油分为4类：①含硫量小于0.5%为低硫原油；②含硫量在0.5%～1.0%之间为含硫原油；③含硫量在1.0%～5.0%为高硫原油；④含硫量大于5.0%，为特高含硫原油。

原油的含蜡量是指原油中大于C₂₁以上的正构烷烃的含量，其受原油的成因影响，同时也影响着原油的价格、运输及利用。根据原油中含蜡量多少可分为4类：①低蜡原油。含蜡量小于5%。②含蜡原油。含蜡量在5%～10%之间。③高含蜡原油。含蜡量在10%～30%之间。④特高蜡原油。含蜡量大于30%。

原油组成的多样性和复杂性与石油形成和转化的地球化学条件以及整个过程有密切的关系。从石油地球化学观点看，原油的组成主要受有机质母质类型、热演化程度和油气成藏后的次生变化的影响，原油的化学组成中继承了生油母质和石油转化过程及其产物的信息。对原油组成，特别是化学组成的分析与研究，有助于深入认识油气的生成，运移的聚集成藏过程。为厘定原油的形成环境、成熟度、类型判别找到合适的地化参数，综合运用不同的原油组成，可以提供最为可靠的地质解释，帮助解决有关石油勘探、开发、生产、环境保护等方面的问题。