Petroleum forekommer i jordskorpen enten i form av flytende olje, gass (naturgass) eller i fast form som asfalt. Det er sammensatt av flere forskjellige hydrokarboner, i tillegg til varierende grad av svovel, nitrogen og hydrogen, samt små mengder jern, nikkel, kopper og vanadium. Petroleum har oppstått ved delvis nedbryting av organiske materialer i tidligere geologiske perioder. For det meste er det snakk om marint plankton som har blitt liggende på havbunnen uten tilgang på oksygen. På havbunnen har det blitt nedbrutt av bakterier slik at det har oppstått et «organisk mudder» som senere har blitt dekket av sedimenter, og utsatt for moderat trykk og temperatur. De fleste petroleumsressurser befinner seg 2,5 km ned i berggrunnen. De største gass- og oljefeltene i verden finnes i Persiabukten, Sentral-Asia, sørlige deler av USA, Alaska, Venezuela og Vest-Afrika.