Os petróleos não são considereados rochas, por não serem sólidos nem constituídos por matéria inorgânica. Definem-se como misturas mais ou menos complexas de hidrocarbonetos.
O petróleo resulta da acumulação de matéria orgânica de origem planctónica em fundos oceânicos sem turbulência, juntamente com materiais argilosos, que provocam condições anaeróias que conduzem ao processo de betuminização. A betuminização envolve, inicialmente, uma decomposição anaeróbia e um aumento de temperatura (entre 120ºC e 150 ºC). Este processo é muito lento, não reprodutível em laboratório.
Do processo de betuminização libertam-se hifrocarbonetos líquidos ou gasoso, que se podem ou não manter na rocha em que forma originados (rocha-mãe).
Na maior parte dos casos, os hidrocarbonetos escapam em direcção à superfície das rochas, por serem menos densos e por as rochas serem porosas (migração do petróleo).
Dyrante a migração, podem atingir a superfície, perdendo-se, ou podem encontrar camadas rochosas impermeáveis, como a argila, constituíndo as armadilhas petrolíferas. Nestes casos, o petróleo acumula-se na rocha porosa suprajacente, constituíndo a rocha-armazém.