A geologia do petróleo é o estudo da origem, ocorrência natural, movimento, concentração e exploração de combustíveis de hidrocarbonetos, especialmente petróleo ou petróleo. O foco principal da geologia do petróleo é estudar e encontrar petróleo.
A geologia do petróleo envolve a sedimentologia, o estudo de como a areia, a lama e a argila são depositadas. A maioria das rochas encontradas na superfície da Terra são rochas sedimentares. O estudo da sedimentologia ajuda os geólogos do petróleo a compreender como surgiram os depósitos de petróleo encontrados nas rochas sedimentares.
Outro aspecto da geologia do petróleo é a estratigrafia, o estudo da relação entre as camadas de rocha e a forma como elas se movem ou se deslocam. O movimento das camadas de rocha pode afetar onde os depósitos de petróleo são encontrados, bem como a remoção do petróleo.