在20世纪以前的漫长岁月里，石油仅仅用于照明、医药、建筑，或当作爨事燃料，只是近百年来，随着炼油、化工的发展才有了广泛的用途。目前，世界各地所产的原油虽然绝大部分被加工成汽油、柴油、煤油、润滑油及石蜡和沥青等产品，但自20世纪50年代以后，石油化学工业蓬勃兴起，石油被进一步加工成合成纤维、合成橡胶、合成塑料和合成氨等多种化工产品。至此，人类才真正认识到石油天然气的宝贵价值和重要作用。进入21世纪之后，石油、天然气的应用飞速迈进化工时代，现在可以提供5000多种以上的化工原料，显示出石油天然气工业对经济发展的举足轻重的作用。在世界资源宝库中，无论是从总产的价值还是从用途的广泛程度而论，没有任何一种不可再生的资源能与石油、天然气相匹敌。石油与天然气输送到炼油厂之后，即可进行分馏和加工。基本的加工工艺为：常压蒸馏、减压蒸馏、催化裂化、催化重整、加氢裂化、延迟焦化、炼厂气加工、石油产品精制等。通常炊用液化石油气就是由炼厂气加工而成，其主要由丙烷、丙烯、丁烷、丁烯组成。润滑油主要来自原油的蒸馏。主要性能是粘度、安定性和润滑性。粘度反映其流动性能，不同湿度下的粘度称为粘度指数；安定性反映其在使用环境〈温度，空气，水、金属）条件下所表现的抗氧化能力；润滑性反映其减磨性能，其性能与润滑油的组成密切相关。润滑油除起润滑作用外，还有冷却、冲洗、密封、保护、减震等作用。
石油、天然气可称之为百宝之源，用途广泛，在工业、农业、交通运输、国防和人们日常生活中的衣、食、住、行等方面几乎达到无所不在，无所不能，无时不用的程度。当人们走进商场超市，可以看见琳琅满目的各种合成纤维织成的布匹，这些结实耐穿、易洗易干的涤纶、锦纶、腈纶、维纶和丙纶以及洗涤剂、染料、药品等都是以石油作为基本原料制取的。在现代材料世界中，同时具有金属般的牢固、棉絮般的轻柔、玻璃般的透明、黄金般的稳定和云母般的绝缘等性能者首推塑料。若仔细观察一下生活天地，宇航员的登月服、婴儿嘴里唤吸的奶瓶、电视机的外壳、电灯的灯头插座、脚下的凉畦、手中的提包、衣上的纽扣、笔杆、茶杯、玩具、雨衣、电话、开关以及农用薄膜等几乎都是塑料制品，它们的基本原料是乙烯、丙烯、苯、甲醇、乙醇、乙醛等，这些都可从石油的加工过程中得到。近期，新催化裂化技术可以改善产品结构，大幅度提高石油的转化深度，显著提高轻质油品的收率，提高催化汽油质量，改善柴油质量，使密度下降，使十六烷值上升，提高催化装置的柴汽比。由于天然橡胶生产有限，于是以石油为原料的合成橡胶很快发展起来，汽车、拖拉机的内胎、外胎、油箱衬里、耐油胶鞋、手套、管线等都可以用合成橡胶制成。合成氨也是利用石油天然气为原料和空气中的氮化合制成的化学肥料，例如硫酸氨、硝酸氨、碳酸氢氨、氯化氨和尿素等这些都是农业上经常使用的化学肥料。
石油作为汽车、飞机、轮船和各种机器的燃料，或者作为化工产品的原料是众所周知的事。然而用这种黑乎乎的石油制成的食品居然还能摆上餐桌让你大快朵颐，颊齿留香，你不能不感觉到，科技世界真奇妙！所谓石油食品，是由专门以石油为食物的微生物转变而成的。研究发现，这些专吃石油的微生物，能够以正构烷烃和甲烷为食物而生产出蛋白质。通过提供生长繁殖的必要条件〈如氧气、水、温度、合适的酸碱度和微量元素），石油微生物将石油原料消化分解后，很快繁殖出无数新后代。待微生物长成后，采用先进的工艺技术，将微生物杀死后剖开，进行脱油、脱脂、脱色处理，并取出其蛋白质精华，干燥、磨粉，就变成了营养丰富的石油蛋白质粉末，再经过厨师的精心烹调加工即可成为美味佳肴。石油食品中的蛋白质比谷物和大豆高，类似于鱼粉，其营养价值与乳制品、肉类食品相当，但石油蛋白的生长速度比动植物蛋白的生长速度要快得多。例如，一头500千克重的奶牛，一昼夜只能产出0．5千克和蛋白质，而500千克的石油酵母菌，一昼夜可将石油转化成1250千克的蛋白质饲料。21世纪用石油生产石油蛋白已成为国际科技界公认的解决蛋白质匮乏的重要途径。据推算，通过微生物发酵，只要将世界石油总产量的2％用来生产石油食品，即可供20亿人食用1年。石油蛋白工业的兴起将使人类从根本上摆脱“靠天吃饭”的被动困境，使“粮食”在工厂车间直接生产成为可能，再不会受自然灾害的影响。我国从20世纪70年代开始就已经开展了这方面的研究，用石油蛋白作为家禽、家畜的补充饲料这是一项方兴未艾的事业。如最近十几年来有一种称为托普林那的酵母菌能在盛有石油烃系物、水、矿物质和盐类的容器中生成繁殖，生产出人类可以食用的石油蛋白，这是一个有益的尝试。再如美国标准石油公司与Amoco化学工厂合办的生产酵母的食品公司，商品名称Torutin，可以作为人的食品直接使用。此外，石油还能通过特殊的加工手段制造出糖精和炸药。糖精的甜度是白糖的500倍，以石油炼制过程中得到的甲苯为原料，首先制成邻甲基葵磺酸，然后与氨作用得到甲基苯磺酸氨，再经过氧化、脱水就制成了糖精。黄色炸药〈TNT）的制取也是以甲苯为基本原料，由甲苯和硫酸与硝酸以一定比例配成的混合液进行化学反应，生成三硝基甲苯的晶体，再经过压缩成型而制成。以石油为原料生产的炸药还有硝化甘油及硝酸铵等。石油加工最后剩下的渣油经氧化制成沥青，可铺设公路。
我们中华民族的祖先在认识、利用和开采石油及天然气资源方面一直走在世界的前列。在我国富饶的陆疆海域上，北起长城内外，南达云贵高原，西至玉门塞外，东临黄海之滨和美丽宝岛台湾省，无论是在古代还是在近代都曾发现有流体宝藏石油和天然气，并积累了丰富的知识和宝贵的开发经验，给我们留下了一笔极其珍贵的文化遗产。