O petróleo bruto é uma mistura complexa que contém milhares de diferentes compostos, formados a partir de uma infinidade de precursores orgânicos oriundos dos organismos vivos que lhe deram origem.

Tais precursores, após a morte desses organismos e a deposição de seus restos nos sedimentos, são quimicamente convertidos após longo tempo de maturação em ambiente sedimentar, gerando os petróleos brutos. A natureza infinitamente variável, tanto dos organismos vivos que deram origem ao carbono orgânico nos sedimentos quanto às condições de maturação geológicas, possibilita características químicas distintas entre os diversos petróleos brutos extraídos em todo o nosso planeta. Deste modo, é possível distinguir petróleos extraídos na Venezuela, Golfo do México, Angola ou no Brasil a partir do estudo de compostos químicos altamente específicos, presentes nesses óleos. Em geral, tais compostos, ditos biomarcadores de petróleo, estão presentes em baixas concentrações, mas sua elevada resistência à degradação em meio ambiente, possibilita seu uso no estudo de fontes em incidentes de poluição por óleo.

Derivados de petróleo são produtos obtidos por processos físicos ou químicos a partir do petróleo, como gasolina, óleo diesel, querosene de aviação, óleos lubrificantes, etc. 

 

Embora o petróleo bruto de uma região produtora seja facilmente distinguível daquele extraído de outra região, como ocorre com os petróleos brasileiros extraídos nas Bacias de Campos e Potiguar (que apresentam diferenças composicionais advindas das diferentes épocas em que a matéria orgânica foi depositada e condições de maturação geológica em que foram concebidos), os produtos refinados produzidos a partir desses petróleos, embora possam carregar consigo características que possibilitem correlacioná-los ao petróleo que o originou, são produtos com características geoquímicas alteradas. Dependendo das características de destilação ou craqueamento catalítico a que o petróleo bruto for submetido em uma refinaria, os óleos refinados produzidos terão perda ou alterações em algumas famílias de compostos orgânicos. Dois óleos refinados do mesmo tipo podem diferir entre si devido às diferenças nas características dos petróleos brutos que os originaram, bem como devido a variações nos processos de refino. Tais óleos podem ainda ser misturados com outros produtos, como aditivos, que proporcionam composições químicas que diferem entre os diversos produtos de petróleo. Tais características são extremamente importantes para o cientista forense.