在地下油气藏中，石油无论在成分上还是在相态上都是极其复杂的混合物。在成分上以烃类为主，含有数量不等的非烃化合物及多种微量元素；在相态上以液态为主，溶有大量烃气及少量非烃气，并溶有数量不等的烃类和非烃类的固态物质。因此，石油没有确定的化学成分和确定的物理常数。

①颜色。原油在透射光下，呈多种颜色，从无色到淡黄色、黄褐色、深褐色、黑绿色至黑色，常见的石油呈黑褐色。②相对密度。20℃时一般为0.75～1.00。③黏度。在外力作用下，阻止其质点相对移动的能力，用绝对动力黏度来表示，单位为帕斯卡·秒，随温度升高，原油黏度降低，压力加大，黏度随之增加，同时随化学组成的不同，原油从常温下接近于水态到呈半固态状稠油。④荧光性。石油及其大部分产品，除轻汽油和石蜡外，在紫外线的照射下，均可发荧光。⑤旋光性。大多数石油都有旋光性，这是石油有机成因的有力证据。⑥溶解性。石油难溶于水，易溶于氯仿、四氯化碳、苯等有机溶剂。

①元素组成。主要是碳、氢，其次为硫、氮、氧。石油中碳的含量为83%～87%，氢的含量为11%～14%，硫、氮、氧及微量元素的总含量一般只有1%～4%。②化合物组成。石油是由碳、氢元素组成的烃类化合物和含硫、氮、氧元素的非烃化合物构成。烃类化合物按其分子结构分为：烷烃、环烷烃和芳烃3类。非烃类化合物主要有含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物。③组分。石油对中性有机溶剂和吸附剂有选择性溶解和吸附的性能。可以选用不同的有机溶剂和吸附剂，将石油分成若干部分，每一部分就是一个组分。石油的组分一般有饱和烃、芳香烃、非烃、沥青质4种族组成。④馏分组成。不同的化合物具有不同沸点，对石油加热蒸馏，可将石油分离成不同的沸点范围（馏程），亦是不同大小的分子组，其每一部分就是一个馏分。由石油分离出的全部馏分称为石油的馏分组成。

为了生产和商业上的应用，将原油按其性质进行分类。主要有：①按相对密度分类。相对密度大小对于其开采、储运和加工成本都有影响。在石油市场上，黏度也是以质论价的重要指标。原油按密度大小可分为凝析油、正常原油（又分轻质油、中质油、重质油）、重油（稠油）、特重油（特稠油）等。②按硫含量分类。原油硫含量对原油的加工和应用有不利影响，通常按硫含量的高低进行分类。一般将硫含量低于0.5%的称为低硫原油，硫含量在0.5%～2.0%的称为含硫原油，硫含量高于2.0%的称为高硫原油。③按蜡含量分类。一般将蜡含量低于2.5%的原油称低蜡原油，蜡含量2.5%～10.0%的称含蜡原油，高于10.0%的原油称高蜡原油。此外，按烃类组成又可分为石蜡基原油（含烷烃多，高沸点馏分含石蜡多）、环烷基原油（环烷烃较多）和混合基原油（又称中间基原油，烷烃和环烷烃含量基本相近）。

由于对石油原始物质的看法不同，出现了油气无机成因学说与油气有机成因学说，形成了两大学派。无机成因说认为，石油是在地下深处高温、高压条件下，碳、氧元素或这些元素的无机化合物，通过化学反应合成的。有机成因说认为，石油是在地质历史发展过程中，由分散在沉积物中的动、植物有机体在一定深度和相应地热条件下的适宜环境内，经过复杂的化学和生物化学作用转化而形成的。

世界石油资源分布很不均衡且相对集中。据美国《油气杂志》统计，截至2006年底全球探明石油剩余可采储量为1804.903×10⁸吨。其中，中东地区拥有世界已探明储量的56.11%；其次是美洲，占世界探明储量的23.99%；非洲占8.66%；东欧和俄罗斯占7.59%；亚太和西欧储量分别占世界探明储量的2.53%和1.12%。中国石油资源以陆相油藏为主，在全国25个省、市、自治区和近海海域均有分布。截至2006年底，中国累计探明石油地质储量（不含凝析油）246.8×10⁸吨，累计石油产出量（不含凝析油）2.88×10⁸吨。

石油及其产品广泛应用于工业、农业、交通运输、日常生活等各个方面：①石油是世界上最主要的能源，最重要的动力燃料。具有燃烧完全、发热量高、运输方便等优点。在古代，沥青被用于建筑、筑路、油漆、堵船缝、防水和医药。近代石油第一个重要用途是作为照明用的灯油。汽车问世后，石油作为内燃机燃料被广泛应用。汽车、飞机等对石油的需要，促使石油炼制业发展。除汽油外，石油是石油气、煤油、柴油、润滑油、渣油、沥青和石蜡的来源。②重要的化工原料。由石油和天然气生产的乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯和乙炔等，是现代化学工业的重要原料。如乙烯是制造合成纤维、合成橡胶和合成塑料的基本化工原料；苯、甲苯、二甲苯也是上述三大合成材料和医药、农药、炸药的重要原料，而且是现代尖端科学技术不可缺少的重要原料。③农业用化肥的生产，主要也是以石油和天然气为原料。