El petróleo es una mezcla heterogénea de compuestos orgánicos, principalmente hidrocarburos insolubles en agua. También se lo suele llamar petróleo crudo o simplemente crudo. Se presenta de forma natural en depósitos de roca sedimentaria y solo en lugares en los que hubo mar. Se origina por la transformación de materia orgánica procedente de zooplancton y algas que, depositados en grandes cantidades en fondos anóxicos de mares o zonas lacustres, fueron posteriormente enterrados bajo pesadas capas de sedimentos.
La transformación química –craqueo natural– debida al calor y a la presión produce, en sucesivas etapas, desde betún hasta hidrocarburos cada vez más ligeros, tanto líquidos como gaseosos. Estos productos ascienden hacia la superficie, por su menor densidad, gracias a la porosidad de las rocas sedimentarias. Cuando se dan las circunstancias geológicas que impiden dicho ascenso (trampas petrolíferas como rocas impermeables, estructuras anticlinales, márgenes de diapiros salinos, etc.) se forman los yacimientos petrolíferos.