石油俗称工业的“血液”，是当今世界的主要能源，它在国民经济中占有非常重要的地位。首先，石油是优质动力燃料的原料。汽车、内燃机车、飞机、轮船等现代交通工具，都是利用石油的产品——汽油、柴油作动力燃料的。石油也是提炼优质润滑油的原料。一切转动的机械，其“关节”中添加的润滑油都是石油制品。
石油还是重要的化工原料。石油化工厂利用石油产品可加工出五千多种重要的有机合成原料。地球上蕴藏着丰富的石油，据估计它的蕴藏量为1万多亿吨，其中700多亿吨蕴藏在海洋里。
目前世界上对石油的成因存在着不同的观点，传统的有机成油理论认为是远古大型水体（海洋、大湖泊）中的动、植物体历经漫长的复杂变化形成的。但这种观点目前正受到世界上部分科学家提出的无机成油理论的挑战，他们认为碳氢化合物可在地下深处产生，并沿裂缝周期性上升；不仅在沉积层内，而且在岩浆岩和多孔火山岩内积聚。为了证明无机成油理论，已经有科学家通过实验室模拟地球深处的条件无机合成出了石油。另外，在绝无生命存在的空间星体上，也已发现类似于石油和可燃气的物质。这似乎在证明无机生成石油的理论并非是没有根据的。可以预料，无机生成石油理论在未来将是能源科技发展前沿的重要依据。如果这一理论得到验证，油、气资源则将不是像有人预测的那样在今后30~60年会枯竭，而是可为人类服务更长的时间。
1.石油的组成
从地下开采出来的石油，称之为原油。从外表看，石油是一种有色、有味、黏稠状的液体；但是它和日常见到的动植物油的成分是迥然不同的。石油的主要成分是烃类有机物。世界各地所产的石油不尽相同，但无论何种原油或石油产品，其主要成分都是碳（C）、氢（H）两种元素。通常把碳氢化合物称为“烃”。最简单的烃是甲烷CH4，其结构如下：随着烃中碳原子数的增多，烃类化合物的结构也越来越复杂。石油中含有多少种烃至今尚无法说明，但通过大量的研究，发现各种石油或石油产品基本上由四类烃组成，即烷烃、环烷烃、芳烃和烯烃，它是一种碳氢化合物的混合物。
（1）烷烃。烷烃分子的结构特点是：分子中各个碳原子用单键连接成链状，而每个碳原子余下的化合价都与氢原子相连结，因此把这类化合物叫做烷烃。“烷”取读“完”，表示碳原子上没有空闲着的化合价，都被氢原子占据完了或饱和了，因此，烷烃也叫饱和烃。烷烃分子中各个碳原子可连接成直链，也可在直链上带有—些支链。通常把直链烷烃叫正构烷，把带支链的烷烃叫异构烷。
烷烃的命名是按分子中碳原子数目以天干（10以上用中文数目）来表示，只有一个碳的烷烃叫甲烷（CH4），两个碳的叫乙烷（C2H6），三个碳的叫丙烷，（C3H8），四个碳的叫丁烷，十一个碳的叫做十一烷（C11H24）等，依次类推。
通常还把比烷烃分子少一个氢原子的原子团叫做烷基（常用R表示）。例如，甲烷分子（CH4）中分出去一个氢原子，余下的“—CH3”叫做甲基，依次类推，有乙基、丙基等。
由于分子中碳、氢原子数目的不同，烷烃同系物之间的性质就有差异。在常温下，烷烃分子中含有1～4个碳原子的是气体，5～15个碳原子的是液体，16个碳原子以上的是蜡状固体。烷烃的化学性质很不活泼，不易和物质发生反应，但较大分子的烷烃可与发烟硫酸作用。把大分子烷烃加热到400℃以上时，可以裂解成为几个小分子烃。
（2）烯烃。烯烃分子结构和烷烃相似，也是直链或直链上带有支链，和烷烃不同的是，烯烃分子结构式中碳原子间有双键。当分子中碳原子数目相同时，烯烃分子中氢原子较烷烃少，碳原子的化合价不能完全和氢相结合，彼此之间形成双键，所以叫烯烃或不饱和烃，意即氢原子稀少或碳原子化合价没有被氢饱和。有的烯烃分子中氢原子更少，分子中有两对碳原子间有双键结合，叫做二烯烃。
烯烃的命名法与烷烃相似，如含两个碳原子的烯烃叫做乙烯（C2H4），三个碳原子的烯烃叫做丙烯（C3H），四个碳原子构成的烯烃叫做丁烯（C4H8），若丁烯分子中有两个双键，就叫丁二烯（C4H4）等等。
烯烃的同系物中，常温下，分子中含有2～4个碳原子的是气体，5个碳原子以上的是液体，高分子烯烃是固体。
烯烃分子的碳原子间有双键，碳原子化合价没有和氢原子完全结合，这就有能力和元素的原子相结合，所以烯烃的化学性质很活泼，可与多种物质发生反应。例如，在一定条件下可加氢转化为烷烃，小分子烯烃还能相互聚合成为大分子烃，这一反应就叫烯烃的聚合反应。
（3）环烷烃。环烷烃的分子结构与烷烃和烯烃的结构有明显的不同。分子中的碳原子连成环状，所以叫环烷烃。环烷烃的性质与烷烃相似，但稍活泼，在一定条件下，环烷烃可从分子中脱掉氢原子转化成苯。高温可使环烷烃的环状结构断裂，生成烷烃和烯烃。
（4）芳烃。这一类化合物最初是从天然树脂、树胶、香精油中提炼出来的，具有芳香气味，所以把这类化合物叫做芳香烃，简称芳烃。苯是芳烃中最简单的一个，可作为代表。芳烃都具有苯的结构，但并不都有香味。
苯是由六个碳原子和六个氢原子组成的环状化合物，分子式是C6H6。分子结构式如下：
为了书写简便，常将苯写作（也叫苯环）。较复杂的芳烃不只含一个苯环，如萘有两个苯环，蒽有三个苯环。含有数个苯环的芳香烃一般叫多环芳烃，含有很多个苯环的芳烃叫稠环芳烃。
芳烃较烷烃性质稍活泼，可和一些物质发生化学反应。例如苯与浓硫酸反应生成苯磺酸；在一定条件下，苯加氢可转化为环己烷。
以上四种烃类在石油中的分布变化较大，除极少地区所产的石油中含有微量烯烃外，大多数石油是没有烯烃的，但石油经过高温加工后会产生烯烃。
2.石油的蒸馏
蒸馏是将原油中各种碳氢化合物进行分类，它是属于物理变化。包括常压蒸馏和减压蒸馏2种。常压蒸馏是在常压下根据原油中各种烃分子的沸点不同，利用加热、蒸发、冷凝等步骤，直接将原油分馏为轻油和重油两种成分。轻油主要是指40～200℃的汽油或石脑油馏分和175～275℃的煤油馏分。重油是200~400℃的馏分，主要为润滑油和重质燃料油，残渣为沥青。
由于重油的沸点高达350~500℃，如果在常压下蒸馏，则重油在这么高的温度下会裂解成轻油；在降低压力的条件下加热重油即进行减压蒸馏，则重油能在较低的温度下沸腾蒸发成气体，从而达到从重油中分离出各种变压器油馏分、轻质润滑油馏分、中质润滑油馏分和重质润滑油馏分，它们统称为馏分油。在减压蒸馏塔中残留的油料，经丙烷脱沥青，脱蜡和精制后得到残留润滑油，可作航空机油、气缸油等。如果将它与馏分润滑油或将两种馏分润滑油按不同比例调合，可生产出各种不同规格的润滑油，如黏度大的内燃机油等。
汽油是石油中的轻油馏分，石油常压蒸馏的40~200℃馏分即为汽油，其主要成分为C5～Cll的烷烃和环烷烃。由此得到的汽油称为直馏汽油。