Al momento dell'estrazione il petrolio è detto petrolio grezzo. E' composto da un miscuglio di idrocarburi, molto diversi per composizione chimica, e da impurità. Per essere utilizzato per fini energetici deve essere accuratamente lavorato e distillato. Nella filiera del petrolio questa fase è detta di "raffinazione". La raffinazione del petrolio è un processo tecnologico in grado di trasformare il greggio in prodotti finali o in prodotti intermedi per l'industria petrolchimica. Il processo si svolge in specifici stabilimenti industriali dette "raffinerie". La tecnologia ed i costi economici del processo di lavorazione del grezzo sono maggiori quanto più è bassa la qualità del petrolio grezzo. Un petrolio grezzo di scarsa qualità, oltre ad avere minori applicazioni tecniche, è caratterizzato da maggiori costi di lavorazione.

Prima della distillazione il petrolio grezzo viene purificato eliminando l'acqua, i sali, i solidi in sospensione ed i gas disciolti, tramite le operazioni di decantazione, di desalificazione e di stabilizzazione. Il petrolio grezzo viene riscaldato in una fornace ad alta temperatura fino ad essere portato al punto di ebollizione. Questa fase di lavorazione del petrolio è detta "distillazione frazionata". Tramite la distillazione frazionata si estraggono dal greggio i principali "tagli" (o frazioni) gassosi, liquidi o semisolidi sfruttando il diverso intervallo delle temperature di distillazione. la distillazione frazionata permette di recuperare gas e oli residui, dai quali si ottengono rispettivamente il gas GPL ed i bitumi.