石油类有机物主要包括以下几类：

烃类

烷烃：包括正构烷烃和异构烷烃，后者主要是单取代基异构物，支链较短且大多靠近链端。烷烃的含量随馏分沸点升高而逐渐减少。

环烷烃：主要是五元和六元环烷烃的衍生物。低沸点馏分中以单环为主，中沸和高沸点馏分中还有双环和多环环烷烃。环烷烃的含量随馏分沸点升高而增多，环数也增多。大多带有烷基侧链，链的长度不一。在高沸点馏分中还常并连有环状烃（环烷烃-芳香烃）。

芳香烃：是石油中的另一种重要成分，通常与高沸点的馏分相关联。

非烃类

含硫化合物：是石油中主要的非烃化合物，包括元素硫、硫醚、硫醇、噻吩及其同系物等。硫的含量随沸点升高而增多。

含氮化合物：一般在万分之几至千分之几，主要集中在高沸点馏分及中。有碱性含氮化合物（如吡啶、喹啉的同系物）和非碱性含氮化合物（如吡咯、吲哚、咔唑类）。含氮化合物在石油贮存过程中易生成胶质，在加工过程中能引起腐蚀。

含氧化合物：含量很少，存在形态以环烷酸为主，脂肪酸和酚的含量很少。低分子环烷酸能腐蚀金属设备。

胶状、沥青状物质：存在于高沸点馏分和渣油中，是以稠合芳环为核心，连有环烷环和烷基侧链、并有各种杂原子基团的复杂大分子化合物。其中不溶于低分子正构烷烃而溶于苯的组分称为沥青质。

金属化合物：以油溶性金属有机化合物或络合物形态存在，集中在渣油中。金属元素包括镍、钒、铁、铜等，这些金属元素的部分以卟啉络合物形式存在。

这些成分共同构成了石油的复杂混合物，不同的成分在石油的不同馏分中具有不同的含量和分布。石油的化学组成和性质决定了其在能源和化工领域的广泛应用。