石油又稱原油，廣義的石油通常指天然存在於地下的以烴類化合物為主、並含少量雜質的混合物。石油是由數百萬年前的史前海洋生物遺骸形成的。從中生代到新生代，海洋生物死後軀體下沉，並被埋在泥沙層下。泥沙層後來逐漸變成岩石層。岩石層壓力和細菌的作用使生物遺骸變成了濃稠的石油。石油會穿過疏鬆岩石層向上流動，一直流到緻密岩石層才被擋住,並漸漸聚整合為油田。

石油的生成至少需要200萬年的時間，在現今已發現的油藏中，時間最老的達5億年之久。但一些石油是在侏羅紀生成。

在地球不斷演化的漫長曆史過程中，有一些“特殊”時期，如古生代和中生代，大量的植物和動物死亡後，構成其身體的有機物質不斷分解，與泥沙或碳酸質沉澱物等物質混合組成沉積層。

由於沉積物不斷地堆積加厚，導致溫度和壓力上升，隨著這種過程的不斷進行，沉積層變為沉積岩，進而形成沉積盆地，這就為石油的生成提供了基本的地質環境。

大多數地質學家認為石油像煤和天然氣一樣，是古代有機物透過漫長的壓縮和加熱後逐漸形成的。按照這個理論石油是由史前的海洋動物和藻類屍體變化形成的。（陸上的植物則一般形成煤。）經過漫長的地質年代這些有機物與淤泥混合，被埋在厚厚的沉積岩下。

在地下的高溫和高壓下它們逐漸轉化，首先形成臘狀的油頁岩，後來退化成液態和氣態的碳氫化合物。由於這些碳氫化合物比附近的岩石輕，它們向上滲透到附近的岩層中，直到滲透到上面緊密無法滲透的、本身則多空的岩層中。這樣聚集到一起的石油形成油田。

透過鑽井和泵取人們可以從油田中獲得石油。地質學家將石油形成的溫度範圍稱為“油窗”。溫度太低石油無法形成，溫度太高則會形成天然氣。