石油主要由以下元素组成：
碳 （C）：
占石油元素组成的83% ~ 87%。
氢 （H）：
占石油元素组成的11% ~ 14%。
硫 （S）：
占石油元素组成的0.05% ~ 8%。
氮 （N）：
占石油元素组成的0.02% ~ 2%。
氧 （O）：
占石油元素组成的0.08% ~ 1.82%。
此外，石油中还含有微量的金属元素，包括 镍 （Ni）、 钒 （V）、 铁 （Fe）、 钙 （Ca）、 镁 （Mg）、 硅 （Si）、 铝 （Al）、 铜 （Cu）、 锑 （Sb）、 锰 （Mn）、 锶 （Sr）、 钡 （Ba）、 钴 （Co）、 锌 （Zn）、 钼 （Mo）、 锡 （Sn）、 钠 （Na）、 钾 （K）、 磷 （P）、 锂 （Li）、 氯 （Cl）、 铍 （Be）、 锗 （Ge）、 银 （Ag）、 砷 （As）、 金 （Au）、 钛 （Ti）、 铬 （Cr）、 镉 （Cd）等。
这些元素中，碳和氢是最重要的元素，其总和占石油元素组成的99%左右。硫、氮和氧等元素虽然含量较低，但在石油的加工和利用过程中具有重要意义，需要尽量除去。金属元素在石油中的含量虽然微量，但某些元素如钒和镍在确定生油岩有机质和进行油源对比时具有重要价值。
