生物成油理论——
研究表明,石油的生成至少需要200万年的时间,在现今已发现的油藏中,时间最老的达5亿年之久.在地球不断演化的漫长历史过程中,有一些“特殊”时期,如古生代和中生代,大量的植物和动物死亡后,构成其身体的有机物质不断分解,与泥沙或碳酸质沉淀物等物质混合组成沉积层.由于沉积物不断地堆积加厚,导致温度和压力上升,随着这种过程的不断进行,沉积层变为沉积岩,进而形成沉积盆地,这就为石油的生成提供了基本的地质环境. 大多数地质学家认为石油像煤和天然气一样,是古代有机物通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的.按照这个理论石油是由史前的海洋动物和藻类尸体变化形成的.（陆上的植物则一般形成煤.）经过漫长的地质年代这些有机物与淤泥混合,被埋在厚厚的沉积岩下.在地下的高温和高压下它们逐渐转化,首先形成腊状的油页岩,后来退化成液态和气态的碳氢化合物.由于这些碳氢化合物比附近的岩石轻,它们向上渗透到附近的岩层中,直到渗透到上面紧密无法渗透的、本身则多空的岩层中.这样聚集到一起的石油形成油田.通过钻井和泵取人们可以从油田中获得石油.地质学家将石油形成的温度范围称为“油窗”.温度太低石油无法形成,温度太高则会形成天然气.虽然石油形成的深度在世界各地不同,但是“典型”的深度为四至六千米.由于石油形成后还会渗透到其它岩层中去,因此实际的油田可能要浅得多.因此形成油田需要三个条件：丰富的源岩,渗透通道和一个可以聚集石油的岩层构造.
非生物成油理论——
非生物成油的理论天文学家托马斯·戈尔德在俄罗斯石油地质学家尼古莱·库德里亚夫切夫（Nikolai Kudryavtsev）的理论基础上发展的.这个理论认为在地壳内已经有许多碳,有些这些碳自然地以碳氢化合物的形式存在.碳氢化合物比岩石空隙中的水轻,因此沿岩石缝隙向上渗透.石油中的生物标志物是由居住在岩石中的、喜热的微生物导致的.与石油本身无关.在地质学家中这个理论只有少数人支持.一般它被用来解释一些油田中无法解释的石油流入,不过这种现象很少发生.