柴油主要由含有10到24個碳原子的鏈烷、環烷或芳烴組成。這些成分中，碳的質量分數大約為87%，氫的質量分數為12.6%，氧的質量分數為0.4%。柴油還包含微量的金屬元素如Ni、V、Fe、Ca，以及硫、氮、氧等元素。
柴油的化學成分包括烷烴、環烷烴、芳香烴等。具體來說，柴油中的烷烴占比約為67.69%，環烷烴占比約為15.22%，芳烴總和占比約為17.09%。此外，柴油中還含有一定量的膠質。
柴油分為輕柴油和重柴油兩種類型，輕柴油通常用於1000r/min以上的高速柴油機，而重柴油則用於1000r/min以下的中、低速柴油機。