نفت خام عمدتاً شامل هیدروژن و كربن است، ولى علاوه بر آن مقادیر كمى N, S, O و مقادیر بسیار كمترى فلزات غیر معمول، مانند وانادیوم (V) و نیكل (N) مى باشد. اگرچه تركیب نفت خام نسبتاً ساده است اما تعداد تركیبات هیدروكربنى كه در نفت ممكن است موجود باشد، بسیار زیاد است.
عموماً چهار گروه تركیبات عمده در نفت خام وجود دارند كه شامل پارافین ها، نفتن ها، آروماتیك ها و رزین ها- آسفالتین ها مى باشند. رزین ها و آسفالتین ها، هیدروكربن خالص نیستند و داراى عناصر دیگرى علاوه بر H و C مى باشند. پارافین ها، نفتن ها و آروماتیك ها هیدروكربن هاى واقعى هستند. در مجموع پارافین ها و نفتن ها هیدروكربن هاى اشباع شده هستند، بطوریكه هیدروژن كافى براى اشباع كردن ظرفیت الكترونى اتم هاى كربن دارند. هیدروكربن هاى آروماتیك از نظر هیدروژن غیر اشباع هستند.