Minyak inkonvensional adalah minyak yang diperoleh dengan cara yang berbeda dari metode pengeboran biasa. Banyak minyak yang tidak konvensional ada, termasuk minyak pasir dan batu serpih, dan istilah ini lebih berlaku untuk bagaimana minyak diekstraksi daripada minyak itu sendiri. Dari segi efisiensi, hasil dan dampak lingkungan, oli inkonvensional tidak sebaik oli konvensional. Ekstraksi minyak konvensional semakin sedikit menghasilkan minyak, sehingga banyak perusahaan pengeboran minyak mencari cara alternatif untuk mendapatkan minyak.
Kerogen adalah bahan yang berasal dari tumbuhan atau hewan dan telah diubah secara bakteri. Tidak seperti minyak bumi cair, yang telah melalui panas yang ekstrim untuk menjadi minyak konvensional, kerogen tidak melalui proses ini. Dengan menggunakan proses pemanasan, kerogen diubah menjadi zat seperti minyak yang dapat digunakan seperti minyak bumi biasa. Batu serpih, sejenis batuan sedimen, mengandung kerogen dalam jumlah tinggi dan merupakan salah satu metode untuk memperoleh minyak tidak konvensional yang biasa disebut minyak serpih.
Bitumen, lebih sering disebut pasir minyak karena teksturnya, terlihat seperti minyak atau tar tetapi tidak keduanya. Ini adalah bahan semipadat yang mengandung minyak terdegradasi dan terdiri dari partikel pasir dan tanah liat. Cara ini menghasilkan sedikit minyak yang tidak biasa, karena dibutuhkan 2 ton (1,814 kilogram) untuk satu barel minyak. Cara paling umum untuk mengekstrak aspal adalah dengan menyuntikkan uap ke pasir minyak, yang mengurangi viskositas aspal dan membuatnya lebih mudah untuk dikumpulkan.
Minyak berat adalah minyak non-konvensional yang mirip dengan minyak konvensional tetapi jauh lebih berat. Hal ini karena hidrokarbon ringan yang terdapat pada minyak konvensional telah terdegradasi, hanya menyisakan zat berat. Untuk mengekstraksi minyak berat, pengencer ditambahkan untuk mengurangi viskositas keseluruhan sehingga minyak berat dapat dipompa.
Depolimerisasi termal (TDP) adalah metode yang meniru alam dan menggunakan bahan baku yang berbeda untuk minyak yang tidak konvensional. Bahan baku, seperti kokas minyak bumi atau endapan limbah, ditambahkan ke unit TDP. Dengan menggunakan panas dan tekanan ekstrim, bahan baku diproses untuk membuat minyak. Hasil minyak berbeda tergantung pada bahan baku.
Meskipun oli yang tidak konvensional menawarkan metode berbeda untuk mendapatkan oli, oli ini memang memiliki bahaya lingkungan. Sebagian besar bahan yang digunakan dalam pengeboran dan ekstraksi minyak yang tidak konvensional memiliki jumlah zat beracun yang tinggi, seperti belerang. Daerah asal minyak yang tidak biasa juga umumnya lebih berbahaya bagi pekerja.