O petróleo bruto consiste principalmente em moléculas de hidrocarbonetos, mas impurezas, como enxofre, nitrogênio, oxigênio, ferro, arsênio, vanádio, cobre, níquel, cloreto de sódio, cloreto de cálcio e cloreto de magnésio também estão presentes. As moléculas de hidrocarboneto incluem cadeias retas, cadeias ramificadas e anéis.
O petróleo bruto precisa ser refinado para remover as impurezas, gerando combustíveis ricos em energia como diesel e gasolina, bem como substâncias úteis como cera de parafina. O menor hidrocarboneto é o metano, que é um gás. Correntes com cinco ou mais carbonos são líquidos em temperatura ambiente. Cadeias muito longas são sólidas. As principais classes de hidrocarbonetos incluem aromáticos, parafina, naftenos e alcenos.
