賦存於地下儲層內，於常溫和常壓條件下呈液態烴類化合物和少量雜質組成的複雜混合物。
元素組成 原油中碳占84～87％，氫占11～14％，其餘為硫、氮、氧和微量元素，總含量一般占1～4％。含硫少於0.5％為低含硫原油，多於此值則為高含硫原油。
烴類組成 原油中主要烴類組分為烷烴、環烷烴或芳香烴時，分分別稱為石蠟基原油、環烷基原油和芳香基原油三類。石油中非烴化合物即含硫、氮和氧的化合物，對油的質量和煉制加工有著重要的影響。由於原油化學組分不同，從而導致不同地區、不同層位，甚至同一層位在不同構造部位的原油物理性質不同。原油的顏色有無色、淡黃、黃褐、深褐、墨綠和黑，比重一般為0.76～0.96。中國、蘇聯和東歐國傢常用20℃的原油與4℃同體積水的密度之比(d厊)表示原油的比重。其他國傢多采用美國石油學會標準，即API度表示。兩者換算關系為：
式中
d堓為液體在60°F(約15.6℃)時與同一溫度的同體積水的質量之比；141.5和131.5為換算常數。脫氣原油的比重一般為0.76～0.96，高於0.934時稱重質油；脫氣原油的粘度一般用cP（即厘泊）來計量，變化范圍很大，通常以
10
4cP（相當於10Pa.s，即10帕斯卡·秒）作為原油與瀝青的分界線，粘度高於10000cP時為瀝青。傾點（中國油礦慣稱凝固點）一般在-32～-57℃。此外，原油還有在紫外線照射下發熒光，在偏振光通過它時偏光面會旋轉一定角度，即具有旋光性等性質。
中國、蘇聯和東歐國傢用重量制，即用噸為石油的量度單位，其他國傢用體積制，即容積桶為量度單位。1桶為42美制加侖，折合158.988升。