天然碳氢化学化合物（碳氢化合物或烃）的完全混和。可能含有杂质（如氮、氧和硫）。以气、固、液三态藏于地下。“石油”一词兼指原油和天然气而言。人们认为石油是由微小的动植物的遗骸变化来的。它们被埋在史前浅海的泥沙中，经过细菌的分解，然后即成为碳氢化合物。有机物最终变为石油的过程，迄今尚未彻底了解。石油的生成，看来需要漫长的时间，还要有高压和高温。大部分页岩太密、太实，石油和天然气难以容身。而砂岩和石灰岩却有空隙（称为空洞，以孔隙度表示），油气生成后可在其中累积。如果空洞间有通道相连，这种储油岩层就是可渗透岩层。对于油储。这在多空洞和可渗透两方面都是良好的条件。油层中的石油并非在储油岩层中生成。即使有这种情况，也是微乎其微。储油岩层中原来充满了古海水，沉积层就在其中沉积。后来，石油进入，把水挤走。不过，水并未全部他移。事实上，所有油层中，仍有水分和油、气同时存储在空洞中。在某些情况下，移动中的油会渗到地面上来。但石油如果遇到障碍，既不能渗透，又不能绕道，便会停止运移，就地积聚起来。背斜、断层、盐穹以及储油层孔隙度、渗透性发生变化，都会阻塞石油运移，形成储油构造，迫使石油积聚为有开采价值的石油富集，即储油层。石油在储油层中的积聚，是油气浮力、运移天然气的推力和地下水的循环协同作用的结果。

　　对于石油成因及其在地壳中某些部分聚积的知识，在现代石油开采中都得到应用。人们根据研究结果认为，石油是在史前海洋中的古老沉积形成的，最初只是小油滴，弥散在沉积层各处。沉积层中还有盐水。天然气的成因，显然和石油相同。由于油比水轻，气比油轻，三者很易分离开来。在运移过程中，油、气一般都在水上活动，通过多孔岩石到达地面。大量的油、气，早在千年、万年前就已溢出地面，散逸在大气中。但石油并没有跑光，有些石油还是被地壳褶曲、褶皱作用构成的储油构造封闭起来。

　　在找油过程中，石油地质学家（或勘探地质学家）要研究地面裸露的岩石，并将研究结果制成地图。也要检验探井（或称初探井）采上来的岩石碎块。很多石油公司利用地球物理学找油，还利用和记录地震的仪器相仿的地震仪。利用地震勘探，可通过爆炸制造小型人工“地震”，把在地壳中行进的“地震波”记录下来，可以弄清岩石的类型、深度以及是否合适的储油构造。

　　掩埋在地壳深处的岩层，虽然是油、气的主要来源，但对这种迅速减少的非再生资源日益增长的需要，正激发着人们对其他来源的兴趣。油页岩就是一种很有前途的新油源。这种细粒结构的岩石，是地质时期形成于古湖泊、古海洋底部的沉积层。这些古水域中的生物死亡后，遗骸储集起来，陷入水域底部，最后变为石油。油页岩可以作为固体燃料，也可提炼石油和可燃气。油页岩的已知储量，估计可提2百亿桶石油。含油的焦油砂（tarsand）是另一种来自表层岩石的潜在油源。加拿大阿尔伯达省阿萨巴斯卡（Athabasca）的焦油砂，是一种含碳氢化合物矿，估计所含石油约6亿桶沥青。这是一种焦油状的石油代用品。如把这种黑色的胶状物质从焦油砂中提炼出来，成为液态，就肯定是石油的一大来源。当然，这也同油页岩的情况相同，从焦油砂中提炼石油，最大的问题是费用比较昂贵。而将石油提炼出来以后，又会剩下大量废料，毁坏大面积土地。

　　世界上很多地方都已发现石油。生成时期从寒武纪到晚第三纪都有。得克萨斯州是美国产油最多的州。路易斯安那、加利福尼亚、俄克拉荷马、堪萨斯、伊利诺伊和怀俄明等州，也都盛产石油。苏联、罗马尼亚、中东地区（科威特、沙特阿拉伯、伊拉克和伊朗）、东南亚（文莱和印尼的苏门答腊）、南美某些石油典型的背斜贮油层（a）石油和天然气贮存在透水岩（如砂岩）形成的潜水面之上，其上覆有不透水的冠岩（如页岩）；（b）砂岩层中的石油层，由于有不透水的页岩保护而没有散失；（C）盐柱周围的地层呈带状并向上倾斜，使石油处于密封状态。石油也可在石灰岩之上形成。国家（委内瑞拉的哥伦比亚）、加拿大和墨西哥，也都是主要的石油生产国。