石油的形成主要有兩種理論：生物沉積變油理論和石化油理論。
生物沉積變油理論認為，石油是由古代海洋或湖泊中的生物，如海洋動物和藻類，經過長時間的自然地質作用轉化而來。這些生物遺體在沉積環境中被泥沙或碳酸質沉澱物覆蓋，隨著時間的推移，經過壓實和化學變化，最終轉化為石油。這一過程需要數百萬至數億年的時間。
石化油理論則認為，石油是由地殼內部的碳直接轉化而來，與生物作用無關。這一理論認為，在地殼的高溫高壓條件下，碳氫化合物可以直接生成，形成石油。
兩種理論各有支持者，生物沉積變油理論被廣泛接受，而石化油理論則較少見。實際上，石油的形成可能涉及這兩種過程的共同作用。