石油是一种混合物。
液化石油气,主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯,同时含有少
量戊烷、戊烯和微量硫化合物杂质。由天然气所得的液化气的成分基本不含烯
烃。
组成石油的化学元素主要是碳 （83% ~ 87%）、氢（11% ~ 14%），其余为硫（0.06% ~ 0.8%）、氮（0.02% ~ 1.7%）、氧（0.08% ~ 1.82%）及微量金属元素（镍、钒、铁等）。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95% ~ 99%，含硫、 氧、氮的化合物对石油产品有害， 在石油加工中应尽量除去。不同产地的石油中，各种烃类的结构和所占比例相差很大， 但主要属于烷烃、环烷烃、芳香烃三类。
石油中碳氢两种元素所组成的化合物，成分很复杂，并且随产地不同而异。按其结构又分为烷烃（包括直链和支链烷烃）、环烷烃（多数是烷基环戊烷、烷基环己烷）和芳香烃（多数是烷基苯），一般石油中不含有烯烃。
石油中含硫化合物主要有硫醇（RSH）、硫醚（RSR）、二硫化物（RSSR）和噻吩等。在石油的某些加工产物中还含有硫化氢（H2S）。
石油中含氧化合物主要有环烷酸和酚类（以苯酚为主），此外还含有少量脂肪酸。环烷酸是指含有11～30个碳原子的羧酸，分子中含有一个或多个骈合脂环，羧基可以在脂环上或在侧链上。如：
在炼油生产中常把环烷酸和酚叫做石油酸。
石油中含氮化合物主要有吡啶、吡咯、喹啉和胺类（RNH2）等。因吡咯在空气中易氧化，颜色逐渐变深，这踉汽油久存颜色变深有关。
石油的化学组成是没有一定的，随产地不同而异。根据含烃的成分不同一般将石油分为烷烃基石油、环烷基石油、混合基石油和芳烃基石油等几大类。但许多产油国家常根据本国的资源情况而有不同的分类。
