管道输送石油天然气是通过动力设备（如泵、压缩机）和管道共同实现的，动力设备为石油天然气提供流动能量，管道提供流动通道，其原理看起来很简单，但实际上，管道输送工艺复杂多样，涉及诸多技术领域。
管道输送工艺，很大程度上取决于管输介质，介质不同，输送工艺也存在明显差别。原油、成品油、天然气三种介质的管道输送工艺就各不相同！
原油是指从地下采出的石油，没有经过任何加工，一般不能直接使用。因此，原油输送管道的起点是油田，而终点是港口或炼油厂，大都为长输管道。原油管道输送工艺需要根据输送任务及管输原油的流动特性来确定。
易凝高黏含蜡原油管道通常需要采用加热输送工艺、加剂综合热处理工艺输送。加热输送工艺是在原油进入输送管道之前对其加热，使其黏度降低，流动性得以改善；加剂综合热处理输送工艺是在加热原油中添加可降低原油凝点及黏度的降凝剂或降黏剂，以更大程度地改善原油的低温流动性，在管道输送的全程范围内降低原油的输送温度，从而在确保安全输送的前提下降低输送能耗。
低输量原油管道通常需要采用正反输或间歇输送工艺。管道输送的显著特点之一就是可以实现连续不间断输送，但由于各种原因导致管道输送任务量很小时，原油在管道中的流速很低，降温幅度增大，含蜡原油极易凝固而失去流动性，导致管道无法正常运行。通过正反输或间歇输送可以使管道保持一定的温度场，从而一定程度上解决管道超低输量带来的不安全问题。
高输量原油管道通常采用添加减阻剂的方式输送。当管道输送任务量超过管道设计输量时，可以向管输原油中添加减阻剂，减小管输原油的流动阻力，从而达到增加管道输量的目的。
轻质低凝低黏原油与含蜡易凝原油顺序输送管道通常采用差温顺序输送工艺，也叫冷热交替输送工艺。利用该工艺，可以在同一条管道中实现两种油品在不同温度下的顺序输送。
常见的成品油包括汽油、柴油、航空煤油等。成品油与原油的性质不同，输送工艺自然也不同。其主要表现在两个方面：其一，相比原油，成品油管道输送可以采用常温输送；其二，成品油种类丰富，但又不可能每种成品油就建一条管道，因此需要一条成品油管道顺序输送多种油品。在成品油管道顺序输送工艺中，涉及两个关键问题：一是不同品种成品油输送批次及顺序；二是相邻油品混油切割处理。
成品油输送批次顺序。成品油管道顺序输送油品的批次和顺序主要由供需市场及油品物性等因素决定。批次是指管道连续输送的某种油品，其数量称为批次量，不同批次量的排列顺序称为批次顺序。油品的批次顺序是混油量的重要影响因素之一，合理的油品批次顺序可以有效减少相邻油品的混油量。例如，将同类油品相邻排列，物理性质、化学性质相近的油品相邻排列，避免将差异较大的油品相邻排列等。较合理的循环批次顺序为：优质汽油→普通汽油→航空燃料→柴油→民用燃料油→柴油隔离段→轻质、中质原油→柴油隔离段→轻质民用燃料油→普通汽油→优质汽油。
相邻油品混油切割处理。成品油顺序输送管道中多种油品顺序输送，相邻油品首尾相交的区域内不可避免会产生混油。混油作为不合格油品，只有经过适当的处理才能按成品油出售。混油处理方法主要有：在保证油品质量合格的前提下，将一定量混油均匀掺混到其他性质相近的油品中；采用蒸馏法进行混油分离，使其达到出售油品指标要求；送回炼厂重新炼制加工。
长输天然气管道直接作为下游用户的气源，其生产运行必然受到用户用气量的影响。在中国，长输天然气管道下游用户大致分为三类：工业用户、燃气发电厂用户、城市燃气用户。工业用户用气量相对稳定，而燃气发电厂用户及城市燃气用户的用气量则随季节、月份变化较大，甚至每天的用气量都会随时间不同而不同，存在明显的用气峰谷，若多个用户的用气峰谷叠加在一起，管道下游的用气峰谷将更大。与此同时，长输天然气管道气源的供气量通常变化不大，因而使得管道的供气量与用气量存在明显的不平衡，时而供气量大于用气量，时而供气量小于用气量。由此，为了平衡用户用气量随时间的不均衡性，保证供气稳定，“储气调峰”便成为天然气管道输送工艺需要解决的核心问题。
与液体管道只有“运”的功能不同，由于气体的可压缩性，天然气管道还具有“储”的功能。通过调节管道压力，天然气管网自身具备一定的调峰能力，而在天然气管道下游用户较集中的区域设置储气设施是进行天然气管道大幅度调峰的有效手段。天然气能够以气体和液体两种方式储存，气体储存设施主要有储气罐、储气管束、地下储气库等。由于储气罐与储气管束的储气体积有限，因此基本用于某个单一城市用户的小范围调峰。地下储气库作为天然气管道的季节调峰手段，在全球范围内得到广泛应用。液体储存设施是将天然气液化为液化天然气（LNG）后进行储存，可专门建设液化天然气调峰站，而液化天然气接收站也可以作为管道的调峰气源地。
随着中国长输油气管道规模不断扩大，互联互通工程持续推进，“全国一张网”日臻完善，在人工智能、大数据等新兴技术的推动下，油气管道输送工艺必将向着多元化、新型化、组合化等方向发展，进而提高管道的输送效率及经营水平。