Il gas naturale e il petrolio greggio si differenziano sia nella loro composizione chimica che nel loro stato naturale. Il petrolio tende a essere trovato nella sua fase liquida nei serbatoi sotterranei, mentre il gas naturale esiste nella sua fase gassosa a meno che può essere raffreddato a -160 gradi Celsius.
Sia il gas naturale che l'olio sono composti principalmente da molecole organiche complesse note come idrocarburi. I componenti principali del gas naturale sono il metano e qualsiasi combinazione di etano, propano e butano. L'olio varia enormemente dalla sua fonte, ma è principalmente composto da naften, paraffine e idrocarburi aromatici. Il restante volume di petrolio greggio viene solitamente assorbito da una classe di composti noti come asfaltici.
