Petrol kimyası, petrol ve gazın özelliklerinin ve davranışlarının incelenmesidir. Yağların kristal yapısından gazın havanın varlığında nasıl davrandığına kadar her şeyle ilgilenir.
Petrol kimyasının birincil kullanımı, benzin ve diğer yakıtların üretimindedir. Ayrıca petrol ve gaz üzerindeki çevresel etkileri incelemek ve doğal kaynakların nasıl kullanıldığını anlamak için de kullanılabilir.