É uma mistura complexa formada exclusivamente por hidrocarbonetos gasosos, líquidos e sólidos (conhecidos como “parafinas”).

É uma mistura complexa de hidrocarbonetos normalmente associada a pequenas quantidades de compostos de nitrogênio, enxofre e oxigênio, podendo, inclusive, conter compostos metálicos.

Como tem natureza orgânica, nenhum material inorgânico compõe o petróleo bruto, pois se sabe que semelhante dissolve apenas semelhante.

Contém apenas hidrocarbonetos saturados de cadeia aberta, conhecidos como alcanos, contemplando desde o metano até compostos com mais de 30 átomos de carbono.

Um petróleo típico contém, predominantemente, compostos aromáticos, razão pela qual se sente um cheiro característico quando ocorre um vazamento ou quando se passa próximo de unidades de produção ou de separação.