Non esiste una formula chimica per il petrolio in quanto non è un composto chimico ma una miscela complessa che contiene varie quantità di diversi idrocarburi e altre sostanze chimiche. Ci sono quattro tipi principali di idrocarburi generalmente presenti nel petrolio , noto anche come petrolio greggio: parrins, aromatici, asfaltici e napthenes.
La composizione chimica del petrolio può variare notevolmente da un campione all'altro, anche se le concentrazioni specifiche di elementi chimici nel petrolio greggio sono generalmente piuttosto standard. La maggior parte del petrolio contiene circa dall'83 all'87 percento di carbonio, dal 10 al 14 percento di idrogeno, dallo 0,5 al 6 percento di zolfo, dallo 0,1 al 2 percento di azoto e dallo 0,5 all'1,5 percento di ossigeno. Inoltre, il petrolio di solito contiene tracce di vari metalli.
