Природная нефть представляет собой раствор углеводородов различного состава и строения. На вид это маслянистая и вязкая горючая жидкость от светло- до темно-коричневого цвета. Плотность нефти 820-900 кг/м3. Теплота сгорания от 43000 до 45500 кДж/кг. Основную часть нефти составляет углерод, 83-87% и водород 12-14%. Гетероатомные соединения содержат серу, кислород и азот, содержание серы от тысячных долей до 8%, содержание кислорода 0,05-0,36%, азота – 0,02-1,7%. Кроме того, в нефти содержатся более 30 элементов металлов и около 20 элементов неметаллов. Наибольшее количество из этих элементов – никель 0,01-0,03%. Основную массу нефти составляют углеводороды 3-х главных групп: парафиновые, нафтеновые и ароматические. Различают сорта нефти в зависимости от преобладающих в ее составе углеводородов. Парафиновые углеводороды имеют общую эмпирическую формулу CnH2n+2, они характеризуются предельным насыщением водорода в связи с чем их также называют предельными углеводородами. Плотность и температура кипения парафинов повышаются с ростом молярной массы, поэтому парафиновые углеводороды с молярным числом атомов 16 и выше представляют собой твердые вещества и находятся в нефти в растворенном состоянии. Содержание парафина в нефти может доходить до 50%. Эти углеводороды имеют наибольшую теплоту сгорания. Их присутствие в нефтепродуктах не вызывает вредного влияния на резиновые изделия, но парафиновые углеводороды, имеющие высокие температуры застывания, не желательны в зимних сортах топлив и смазочных материалах.
Нафтеновые углеводороды представляют собой циклические углеводороды с общей формулой CnH2n. В нефти может содержаться 25-75% нафтеновых углеводородов. Низкие температуры плавления этих углеводородов обуславливают хорошие низкотемпературные свойства нефтепродуктов. Нафтеновые углеводороды обладают меньшей теплотой сгорания по сравнению с парафиновыми, но более высокой детонационной стойкостью, являются желательными компонентами в топливах для карбюраторных двигателей и зимних сортах дизельных топлив. В маслах эти углеводороды улучшают вязкостно-температурные свойства и маслянистость.
Ароматические углеводороды. Их общее содержание в нефти составляет от 5 до 20%. Ароматические углеводороды являются более агрессивными по отношению к резиновым изделиям и имеют самую низкую температуру сгорания, но обладают высокой термической устойчивостью (высоким октановым числом) и являются желательными в составе бензинов.
По содержанию серы нефти делятся на малосернистые (менее 0,5%), средней сернистости (до 1%), сернистые (до 3%) и высокосернистые (более 3%).
Минеральный состав нефти характеризуется содержанием в ней воды в виде стойких эмульсий и зольных веществ.
Для получения из нефти различных топлив, масел и других продуктов используются методы первичной и вторичной переработки.