Không có công thức hóa học cho dầu mỏ vì nó không phải là một hợp chất hóa học mà là một hỗn hợp phức tạp chứa nhiều lượng hydrocacbon khác nhau và các hóa chất khác. Có bốn loại hydrocacbon chính thường được tìm thấy trong dầu mỏ , còn được gọi là dầu thô: parrafin, chất thơm, nhựa đường và napthenes.
Thành phần hóa học của dầu mỏ có thể thay đổi đáng kể từ mẫu này sang mẫu khác, mặc dù nồng độ cụ thể của các nguyên tố hóa học trong dầu thô nói chung là khá chuẩn. Hầu hết dầu mỏ chứa khoảng 83 đến 87 phần trăm carbon, 10 đến 14 phần trăm hydro, 0,5 đến 6 phần trăm lưu huỳnh, 0,1 đến 2 phần trăm nitơ và 0,5 đến 1,5 phần trăm oxy. Ngoài ra, dầu mỏ thường chứa một lượng nhỏ các kim loại khác nhau.
