ปิโตรเลียมมีรากศัพท์มาจากภาษาละติน

ปิโตรเลียมมีรากศัพท์มาจากภาษาละติน 2 คำคือ เพทรา (petra) แปลว่า หิน กับโอลิอุม (Oleum) แปลว่า น้ำมัน รวมกันแล้วมีความหมายว่า น้ำมันที่ได้จากหิน ปิโตรเลียมเป็นสารผสมของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนและสารอินทรีย์หลายชนิดที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ปรากฏอยู่ทั้งในสถานะของเหลวและแก๊ส ในสถานะของเหลว ได้แก่ น้ำมันดิบ น้ำมันดิบจากแหล่งต่างๆ อาจมีสมบัติทางกายภาพแตกต่างกัน เช่น มีลักษณะข้นเหนียวจนถึงหนืดคล้ายยางมะตอย มีสีเหลือง เขียว น้ำตาลจนถึงดำ มีความหนาแน่น 0.79 - 0.97 น้ำมันดิบมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนประเภท แอลเคนและไซโคลแอลเคน อาจมีสารประกอบของกำมะถัน ไนโตรเจน และสารประกอบออกไซด์อื่นๆ ปนอยู่เล็กน้อย ส่วนในสถานะแก๊สคือ แก๊สธรรมชาติ ซึ่งมีองค์ประกอบหลักคือ สารประเภทไฮโดรคาร์บอนที่มีคาร์บอนในโมเลกุล 1 - 5 อะตอม ซึ่งมีปริมาณร้อยละ 95 ที่เหลือเป็นแก๊สไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ บางครั้งจะพบแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ปะปนอยู่ด้วย

แก๊สธรรมชาตินอกจากจะมีสถานะเป็นแก๊สแล้วยังรวมถึง แก๊สธรรมชาติเหลว ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนกลุ่มเดียวกับแก๊สธรรมชาติแต่มีจำนวนอะตอมของคาร์บอนมากกว่า เมื่ออยู่ในแหล่งกักเก็บใต้ผิวโลกที่ลึกมาก และมีอุณหภูมิสูงมากจะมีสถานะเป็นแก๊ส เมื่อนำขึ้นมาถึงระดับผิวดินซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่า ไฮโดรคาร์บอนจะกลายสภาพเป็นของเหลวจึงเรียกว่าแก๊สธรรมชาติเหลว ปริมาณของธาตุองค์ประกอบในน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติซึ่งรวมเรียกว่าปิโตรเลียม