پترونفت، کیفیت نفت‌های خام متغیر بوده و بر اساس وزن مخصوص و گرانروی، آنها را به نفت‌خام سبک، متوسط، سنگین و نفت‌خام خیلی سنگین تقسیم‌بندی می‌کنند. نفت‌خام سبک با وزن مخصوص کم، به مراتب بیشتر از نفت سنگین مورد توجه است. به طور معمول نفت‌خام سبک در مقایسه با نفت‌خام سنگین، غنی از هیدروکربن‌های اشباع شده، به ویژه آلکان‌های راست زنجیر می‌باشند. نفت‌خام خیلی سنگین و قیرها، گرانروی بالایی داشته و به صورت نیمه جامد حاوی مقدار زیادی ترکیبات هترو اتم‌ها (نیتروژن، اکسیژن و گوگرد) و مقدار کمی هیدروکربن که حتی به ۳۰- ۴۰ درصد هم می‌رسد، وجود دارند. ترکیبات فلزی نظیر نیکل، وانادیم (بیشتر به صورت یون وانادیل و آهن) نیز در نفت‌خام وجود دارند. نفت‌خام سنگین نفت‌خامی است که غلظت بالایی دارد و به سادگی در چاه استخراج نفت، جاری نمی‌شود. این نوع نفت به این دلیل سنگین نامیده می‌شود که چگالی نسبی آن بیشتر از نفت‌خام سبک است. در تعریف دقیق به هر نوع نفت‌خام مایعی که چگالی API آن پایین‌تر از ۲۰ درجه باشد، نفت‌خام سنگین گفته می‌شود. این نوع نفت گرانروی بیشتری از نفت‌خام سبک دارد. در زمین‌شناسی، نفت حاصل از ماسه‌های نفتی به عنوان نفت فوق سنگین طبقه‌بندی می‌شود. نفت‌خام سنگین و فوق سنگین به تفاله باقیمانده از پالایش نفت‌خام سبک شباهت دارند. تفاوت آنها با نفت سبک، در چگالی بالا، چسبندگی در دمای مخزن، درصد بالای گوگرد، نیتروژن، اکسیژن و فلزات سنگین است. میزان ذخایر نفت‌خام سنگین و فوق سنگین دنیا بیش از دو برابر نفت‌خام متعارف است و بیشترین مخازن نفت‌خام سنگین و فوق سنگین دنیا در کانادا و ونزوئلا است. هزینه استحصال و پالایش نفت‌خام سنگین، پیچیده‌تر و بیشتر است و به همین دلیل قیمت آنها کمتر از نفت‌خام‌های سبک است و مشتریان کمتری دارند.
نفت‌خام انواع مختلفی دارد. شاید هیچ دو نفت‌خامی را نتوان یافت که خصوصیات آن درست مثل هم باشد، اما می‌توان ویژگی‌هایی به دست آورد که از طریق آن و با مقایسه آنها با ویژگی‌های نفت‌خام‌های شاخص نظیر برنت، دبلیو.تی.آی و دوبی، بهای معقولی برای آنها در بازار به دست آورد. از جمله این ویژگی‌ها سبکی و سنگینی و ترشی و شیرینی است. مقدار گوگرد (سولفور) موجود در نفت، یکی از مهمترین عوامل تأثیرگذار بر قیمت آن است. هیدروژن سولفید (H2S) که به اسید سولفیدریک یا هیدروسولفوریک اسید نیز معروف است به سبب داشتن خاصیت اسیدی، خورندگی دستگاه‌های تقطیر را افزایش می‌دهد و به سبب سمی بودن، به محیط‌زیست خسارات جبران‌ناپذیری وارد می‌کند. از این‌رو، حذف آن از نفت‌خام ضروری بوده و البته پرهزینه است. مولکول‌های هیدروکربن‌ها، سبک‌تر از آب هستند. این مولکول‌ها از جایی که تشکیل می‌شوند و سنگ مخزن نامیده می‌شوند، از میان فضاهای خالی (منافذ) پر شده با آب و البته همیشه رو به سمت بالای سطح، حرکت می‌کنند. هیدروکربن‌ها به صورت حفره‌های قیر، تراوشات نفتی یا تراوشات گاز طبیعی روی سطح می‌ریزند، مگر آن که جریان آنها قطع شده یا به دام انداخته شوند. نفت‌های پارافینی و نفتنی عموماً سبک هستند، اگرچه آنها اغلب مومی و گرانرو می‌باشند و محتوای گوگرد آنها معمولاً کم بوده و نفت‌های بالغی محسوب می‌شوند. عمده نفت‌های خام دنیا از نوع پارافینی، نفتنی، و آروماتیک (حد واسط)، هستند. نفت‌های نفتنی خیلی کم می‌باشند. با توجه به ذخایر نفت‌خام موجود، نوع آروماتیک (حد‌واسط)، مهمترین آن هاست که ذخایر عظیم کرتاسه و ژوراسیک خاورمیانه را شامل می‌شود. در هر سری همگن با کاهش تعداد اتم کربن، پایداری افزایش می‌یابد. متان (CH4) پایدارترین هیدروکربن است. پایداری پارافین‌ها و نفتن‌ها با هم تفاوت زیادی ندارد. بین حضور نفت و رده زغال سنگ هم‌بستگی معکوس وجود دارد، در نتیجه هرگاه رده زغال سنگ بالا رود، درصد کربن بالا رفته و دیگر نفتی وجود ندارد، زیرا نفت به دگرگونی نسبتاً حساس است. با پالایش نفت‌خام به وسیله تقطیر یا جذب کردن به اجزای گوناگونی از گروه‌های هیدروکربن، فرآورده‌های گوناگونی حاصل می‌شود. بیشتر این فرآورده‌ها با تغییر در ساختار فیزیکی و مولکولی به وسیله کراکینگ، ریفرمینگ و دیگر فرآیندها به مواد قابل مصرف مهمی، تبدیل می‌شوند. در مرحله بعدی این مواد طی فرآیندهای جداسازی، مانند استخراج، هیدروژن دادن و شیرین کردن، محصولات میانی یا نهایی را موجب می‌شوند.
