页岩油是指储存于富有机质页岩地层中的石油。页岩既是生油岩，又是储集岩，可称为“源岩石油”。页岩油以吸附态和游离态形式存在，一般油质较轻。主要储集于纳米级孔喉和裂缝系统中，多沿片状层理面或与其平行的微裂缝分布。富有机质页岩一般在盆地中心大面积连续聚集，整体普遍含油，大量钻遇的富有机质泥页岩地层，发现了丰富的石油显示，证明存在规模页岩油资源。页岩油无明显圈闭界限，地质特征与常规石油明显不同，单井一般无自然产能或自然产能低于工业油流下限。寻找工业石油富集的“甜点区／段”是页岩油勘探的主要任务，页岩油“甜点区／段”评价包括储集空间分布、储层脆性指数、页岩油钻度、地层能量和富有机质页岩规模等关键参数。
页岩气的成功开采为页岩油开采提供了技术参考，水平井体积压裂、重复压裂等“人造渗透率”改造技术，是实现页岩油有效开发的关键技术。目前，裂缝型页岩油及轻质—凝析页岩油已实现工业开采，在阿巴拉契亚、墨西哥湾、西西伯利亚、松辽等盆地发现了泥页岩裂缝型油气，特殊泥页岩裂缝出油已成共识；理论上，页岩纳米级孔喉中可储集凝析油和轻质油，中—高成熟度的生烃泥页岩在全球广泛分布，具有在孔隙型泥页岩中储集凝析油或轻质油的有利地质条件。在中国松辽盆地的白垩系、渤海湾等东部断陷盆地古近系、鄂尔多斯盆地上三叠统、四川盆地上三叠统和中—下侏罗统、西北地区的二叠系—侏罗系中蕴藏着巨大的页岩油气资源。
此外，另一类中低成熟度的页岩油，即埋藏深度大于300m的富有机质页岩地层中赋存的石油和多类有机物的统称，包括地下已经形成的石油烃、沥青和尚未转化的有机物质，也具有非常大的资源规模。利用原位加热转化等针对性技术，这类页岩油资源有望成为最具潜力的接替石油资源。
从2006年起，中国石油启动了页岩油研究工作，在页岩油资源评价方法、赋存与渗流机理、“地质甜点”选区以及关键配套技术等方面取得初步进展，在四川盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地及渤海湾盆地实施了少量探井，取得了一定的进展，但是页岩油整体勘探开发工作启动较晚，尚处在起步阶段，未形成工业性开采。