به گزارش شانا، عناصر اصلی تشکیل دهنده آن هیدروژن و کربن هستند، بخش عمده نفت خام از سه دسته هیدروکربن‌های پارافینی، نفتی و آروماتیکی تشکیل شده است.

افزون بر سه گروه هیدروکربنی فوق، نفت خام معمولا حاوی مقادیری گوگرد، اکسیژن و نیتروژن نیز است.

همچنین ممکن است مقدار کمی از عناصر فلزی چون وانادیم، نیکل و آهن نیز در ترکیب نفت خام وجود داشته باشد.