壹般認為石油的形成有兩種機制:
（1）生物生成油理論
大多數地質學家認為，石油與煤和天然氣壹樣，是由古代有機物經過長期壓縮和加熱逐漸形成的。根據這壹理論，石油是由史前海洋動物和藻類屍體的變化形成的。（陸地上的植物通常形成煤。經過漫長的地質時期，這些有機物質與淤泥混合在壹起，埋藏在厚厚的沈積巖下。
在地下的高溫高壓下，
壹般認為石油的形成有兩種機制:
（1）生物生成油理論
大多數地質學家認為，石油與煤和天然氣壹樣，是由古代有機物經過長期壓縮和加熱逐漸形成的。根據這壹理論，石油是由史前海洋動物和藻類屍體的變化形成的。（陸地上的植物通常形成煤。經過漫長的地質時期，這些有機物質與淤泥混合在壹起，埋藏在厚厚的沈積巖下。
在地下的高溫高壓下，它們逐漸轉化，首先形成含蠟油頁巖，然後退化為液態和氣態烴。因為這些碳氫化合物比附近的巖石輕，所以它們向上滲透到附近的巖石中，直到滲透到上面緊密不滲透和中空的巖石中。以這種方式收集的石油形成了油田。人們可以通過鉆井和抽水從油田獲取石油。
地質學家把石油形成的溫度範圍稱為“石油窗口”。如果溫度太低，就不能形成石油，如果溫度太高，就會形成天然氣。盡管石油形成的深度在世界各地有所不同，但“典型”深度為4至6公裏。因為石油形成後會滲透到其他巖層中，實際的油田可能要淺得多。因此，油田的形成需要三個條件:豐富的烴源巖、滲透性通道和壹個可以聚集石油的巖石結構。
（2）非生物生油理論
托馬斯·戈爾德（Thomas Gold）是非生物石油生成的理論天文學家，在俄羅斯石油地質學家尼古拉·庫德裏亞（Nikolai Kudrya）的理論基礎上發展而來。這壹理論認為地殼中已經存在大量的碳，其中壹些碳以碳氫化合物的形式自然存在。碳氫化合物在巖石縫隙中比水輕，因此它們沿著巖石縫隙向上滲透。石油中的生物標誌物是由生活在巖石中的喜熱微生物引起的。這與石油本身無關。
這壹理論只得到少數地質學家的支持。壹般用於解釋某些油田不明原因的進油，但這種現象很少發生。非生物石油生成理論無法解釋世界上99%以上的石油儲存在沈積巖中，那些非沈積巖中的石油也可以解釋為從其他地方的沈積巖中遷移而來。同樣，非生物生油理論也無法解釋甾烷、γ石蠟、植烷、霍帕烷、萜類化合物和較輕同位素等生物標誌物在石油中廣泛分布的現象。