石油主要生成在古代的沉积盆地、浅海或湖泊中。这些地方的生物和有机物质经过漫长的地质变化和一系列的物理化学变化，逐渐变成细小的油珠，再汇成细流，集中迁移到地壳中有封闭构造的地层储藏起来，形成了油田。
石油资源主要分布在以下区域：
中东：
波斯湾沿岸的沙特、伊朗、科威特、伊拉克、阿联酋是世界上最大的石油产地及输出区。其中，沙特的加沃尔油田是世界储量最多的油田，可采石油储量达104亿吨。
北美：
美国原油探明储量为29.8亿吨。
欧洲及欧亚大陆：
欧洲及欧亚大陆原油探明储量为157.1亿吨，约占世界总储量的8%。
非洲：
非洲探明的原油总储量为156.2亿吨，主要分布于西非几内亚湾地区和北非地区。
中南美洲：
委内瑞拉原油探明储量为109.6亿吨，居世界第七位。
亚太地区：
亚太地区原油探明储量约为45.7亿吨。
此外，海洋也是重要的石油资源储藏地。我国有将近460万平方公里的辽阔海域，渤海、黄海、东海及南海的南北两翼都有面积广大、沉积巨厚的大型盆地，石油和天然气的蕴藏量极大。
石油的开采通常需要经过地质勘探、地球物理勘探和地球化学勘探等方法确定有利的地层和构造，然后通过海上钻探等直接方法来证实海底是否有石油以及储量的大小。
