雖然“輕而甜”(低粘度、低含硫量)的油可以直接作為加熱蒸汽鍋爐的燃料，但總體來說，從地下開采出來的未經加工的原油是沒有用的。較輕的成分會在油箱中形成爆炸性蒸氣，所以非常危險。為了其他目的，有必要將石油分成不同的成分，如燃料油和潤滑油。除燃料油和潤滑油外，還可以獲得壹些副產品，如塑料、燃料、溶劑、合成橡膠、尼龍和聚酯纖維(聚酯)等化纖產品。作為壹種化石燃料，石油可用於船舶、汽車和航空發動機。不同的碳氫化合物有不同的沸點，這意味著它們可以通過蒸餾分離。由於對可用於內燃機的較輕液體組分的巨大需求，現代煉油廠可以通過復雜的加工技術將重質烴和較重的氣體組分轉化為更輕和更有價值的產品。
下圖是壹個標準煉油廠的流程圖，顯示了原油輸入和最終產品之間的轉化流程圖。該圖只是抽象地表示了某壹類型的數百家煉油廠，並不包括煉油廠的輔助設備，如蒸汽生產、冷卻水、電力保障系統、原油配料儲罐、中間產品和最終產品。實際的煉油廠組成遠不止此圖所示。例如，減壓蒸餾裝置生產的餾分油可以加工成潤滑油，如錠子油、輕型機械油、發動機油和紡織工業用的汽缸油。在焦炭塔中，殘渣可以被加工成石油焦。
標準煉油流程圖整個煉油過程的圖例——從註入原油開始，到最終產品結束。資料來源:殼牌和道達爾公司，2008年。
石油提煉是從蒸餾開始的，蒸餾將石油分成不同的碳氫化合物成分(約84%的原油是碳)。
“提煉是壹個神奇的過程。精煉的石化產品在被運輸到天然氣站、機場和化工廠之前，壹直儲存在煉油廠。此外，為了就地生產石油相關產品，煉油廠還必須以最小的空氣和水汙染成本處理煉油過程中產生的廢物。”
總的來說，原油是由以下元素或化學成分組成的。資料來源:道達爾公司和空殼公司，2008年。
碳:84%氫:14%
硫(氫化物、硫酸鹽、二硫化物和元素硫):1% ~ 3%氮:< 1%。
氧(存在於有機成分中，如二氧化碳、酚、酮、羧酸):< 1%。
金屬(鎳、鐵、釩、銅):< 1%
鹽類(氯化鈉、氯化鎂和氯化鈣):< 1%
煉油的最終產品與原油的組成特性直接相關。絕大多數蒸餾產品都經過裂解、改質等轉化措施的深度加工，使烴類分子的大小和結構發生變化，從而轉化為更有用的產品。然後，通過各種加工和分離處理，將這些轉化產物從最輕的分離到最重的。例如萃取、氫化和脫硫，以除去不需要的組分並提高產品質量。但綜合提煉、轉化、加工、調制結合分餾也是石化加工技術。