ประเภทที่ 1 สารประกอบอนินทรีย์
ได้แก่ แร่ธาตุต่างๆที่ผุพัง มาจากชั้นหินโดยวิธีการทางกายภาพ และเคมีประกอบด้วย แร่ธาตุที่สำคัญ 2 กลุ่มใหญ่ๆคือ
– กลุ่มแร่ซิลิเกต และกลุ่มแร่ ได้แก่ ควอตซ์ เฟลสปาร์ เคลย์
– กลุ่มแร่คาร์บอเนต ได้แก่ แคลไซต์โดโลไมต์
ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณแร่ธาตุในหินน้ำมัน ตามแต่สภาพการกำเนิด การสะสมตัวของหินน้ำมัน และสภาพแวดล้อม
ประเภทที่ 2 สารประกอบอินทรีย์
ประกอบด้วยบิทูเมน และเคอโรเจน
บิทูเมน ( Bitumen ) เป็นสารอินทรีย์ที่อยู่ในหินตะกอนเป็นของแข็งหรือค่อนข้างแข็งสามารถละลายสารอินทรีย์ได้ เช่น เบนซีน เฮกเซน และตัวทำละลายอินทรีย์ชนิดอื่นๆ จึงแยกออกจากหินน้ำมันได้ง่าย
ส่วนเคอโรเจนไม่ละลายในตัวทำละลาย หินน้ำมันที่มีสารอินทรีย์ในปริมาณสูงจัดเป็นหินน้ำมันคุณภาพดี เมื่อนำมาสกัดควรให้น้ำมันอย่างน้อยร้อยละ
50 ของปริมาณสารอินทรีย์ที่มีอยู่ แต่ถ้ามีสารอนินทรีย์ปะปนอยู่มากจะเป็นหินน้ำมันที่มีคุณภาพต่ำ