Kimyasal bir bileşik olmadığı için petrol için kimyasal bir formül yoktur, ancak çeşitli miktarlarda farklı hidrokarbonlar ve diğer kimyasallar içeren kompleks bir karışımdır. ham petrol olarak da bilinir: parrafinler, aromatikler, asfaltlar ve napthenler.
Petrolün kimyasal bileşimi, ham yağdaki spesifik kimyasal element konsantrasyonları genellikle oldukça standart olmasına rağmen, bir numuneden diğerine çarpıcı şekilde değişebilir. Petrolün çoğu yaklaşık yüzde 83 ila 87 oranında karbon, yüzde 10 ila 14 hidrojen, yüzde 0,5 ila 6 kükürt, yüzde 0,1 ila 2 azot ve yüzde 0,5 ila 1,5 oksijen içerir. Ayrıca, petrol genellikle eser miktarda çeşitli metaller içerir.
