Theo các Nhà sản xuất Nhiên liệu và Hóa dầu Hoa Kỳ, nhiên liệu diesel được tinh chế từ dầu thô thông qua việc sử dụng cột chưng cất, tận dụng các điểm sôi khác nhau của tất cả các hóa chất khác nhau trong dầu thô để tách các sản phẩm ra khỏi hỗn hợp dầu thô. Sau đó, nhiên liệu diesel được tinh chế thêm để loại bỏ các chất ô nhiễm nhằm tạo ra loại dầu diesel có hàm lượng lưu huỳnh thấp đốt cháy sạch hơn được sử dụng cho mục đích thương mại.
Như AFPM đã nêu, dầu thô chứa nhiều chất hóa dầu khác nhau, mỗi loại có công dụng và đặc điểm riêng. Mỗi loại hóa chất này cũng có nhiệt độ sôi riêng biệt. Các nhà máy lọc dầu tận dụng sự chênh lệch điểm sôi để tách các chất hóa dầu riêng lẻ ra khỏi hỗn hợp thô. Dầu thô được đặt trong một cột chưng cất, và sau đó được làm nóng để cho phép các chất hóa dầu dễ bay hơi hơn sôi ra trong khi các hóa chất còn lại vẫn ở dạng lỏng. Propan và xăng được đun sôi và thu gom trước, sau đó là dầu diesel, dầu bôi trơn và các sản phẩm khác. Dầu diesel thu được ở giai đoạn này khá rẻ, nhưng nó chứa đầy lưu huỳnh và các chất ô nhiễm khác. Sau khi chiết xuất, dầu diesel này được chưng cất và tinh chế thêm để giảm các chất ô nhiễm tiềm ẩn này. Dầu diesel có hàm lượng lưu huỳnh thấp đã qua tinh chế tạo ra đốt sạch hơn nhiều, nhưng nó cũng đắt hơn nhiều.
