El petróleo crudo es un combustible fósil compuesto principalmente por hidrocarburos, que también puede contener pequeñas cantidades de azufre, nitrógeno y oxígeno. Se forma en condiciones de alta presión y calor por la transformación de materia orgánica y se produce, por ejemplo, en suelo de arenisca y caliza fracturada cubierta por capas impermeables. También se puede encontrar en lutitas y arenas y, en algunos casos, puede ascender directamente a la superficie. Los humanos han utilizado estos «lagos de crudo» desde la antigüedad.
La explotación sistemática de depósitos de petróleo crudo, sin embargo, no empezó a llevarse a cabo hasta mediados del siglo XIX. El «oro negro», como se conoce también a la materia prima por su variedad de usos, está formado por al menos 500 componentes. Además de una amplia gama de hidrocarburos (alcanos, cicloalcanos y aromáticos) y ácidos nafténicos, fenoles, resinas, aldehídos y compuestos orgánicos de azufre (p. ej., tioalcoholes), el petróleo crudo también contiene nitrógeno, oxígeno y trazas de algunos metales, como vanadio y níquel. Su color varía desde el amarillo claro al negro y se oscurece cuando se expone a la luz. El petróleo crudo recién extraído suele tener un tono fluorescente que va del amarillo al verde-azulado. En función de su contenido en azufre, el petróleo se clasifica como «dulce» o «agrio»; el petróleo crudo «agrio» tiene un desagradable olor a ajo debido a su alto contenido en azufre. Tiene una densidad de entre 0,82 y 0,94 gramos por centímetro cúbico y el contacto prolongado con el aire incrementa su viscosidad, pues los componentes volátiles se van evaporando progresivamente. Se disuelve fácilmente en éter, benceno o tetracloruro de carbono, se disuelve de forma deficiente en etanol y es indisoluble en agua.