Petrolio o olio crudo è una qualsiasi miscela infiammabile naturale di idrocarburi trovata in formazioni geologiche, come strati di roccia. La maggior parte del petrolio è un combustibile fossile, formato dall'azione di un'intensa pressione e calore su zooplancton e alghe morte sepolte. Tecnicamente, il termine petrolio si riferisce solo al petrolio greggio, ma a volte viene applicato per descrivere qualsiasi idrocarburo solido, liquido o gassoso.
Il petrolio è costituito principalmente da paraffine e nafteni, con una quantità minore di aromatici e asfaltici. Vicino alla superficie, gli idrocarburi più leggeri (metano, etano, propano, butano) sono gas. I composti più pesanti sono liquidi o solidi. I metalli in traccia includono ferro, rame, nichel e vanadio. La composizione chimica di un campione è una sorta di impronta digitale per la fonte del petrolio.
La composizione chimica determina anche il colore del petrolio. Spesso è nero o marrone, ma può essere rossastro, giallo o verde.