Olje- och gasindustrin, även kallad petroleumindustrin, består av alla de olika världsomspännande ansträngningarna att utvinna kolväten från jorden och bearbeta dem till användbara ämnen. Denna industri kan delas in i ett antal grundläggande kategorier, såsom utvinning, bearbetning och transport. Olje- och gasutvinning kan ske på land eller till havs och det finns kolväteförekomster av olika former utspridda över hela världen. Bearbetningskomponenten i olje- och gasindustrin är ansvarig för att tillverka de bensin och dieselbränslen som är nödvändiga för att driva bilar, men bidrar också till produktionen av plast, gödningsmedel och många andra ämnen. Olje- och gasindustrins distribution inkluderar rörledningar, tankfartyg och andra sätt att transportera råmaterial till processanläggningar och raffinerat material till slutanvändare och andra industrier.
Oraffinerade oljeprodukter har använts av människor sedan förhistorisk tid, även om olje- och gasindustrin är relativt ny. Industriell utvinning och bearbetning av olja började inte förrän på 19-talet, och naturliga oljor och kol fortsatte att vara stora värme- och kraftkällor fram till 20-talet. Tidiga kolväteprospektering och utvinningsinsatser ägde rum i Pennsylvania i USA, och även andra platser som Ryssland. De första moderna raffinaderierna byggdes på 1850-talet och den första oljetankern användes för att transportera råvaror 1878.
Det finns två huvudkategorier som utgör olje- och gasindustrin, som kallas uppströms och nedströms. Uppströmsverksamheter kallas ofta prospekterings- och produktionskomponenten (E&P) i petroleumindustrin. Dessa operationer inkluderar att leta efter nya petroleumreserver, borra prospekteringsbrunnar och dra upp kolväten till ytan.
Uppströmskomponenten i petroleumindustrin är också ansvarig för att separera de olika kolvätena, vanligtvis till råolja och naturgas. Många kolvätefyndigheter innehåller båda dessa produkter, även om inte alla återvinningsoperationer är utformade för att fånga upp båda. Vissa borroperationer bränner helt enkelt av naturgasen eller injicerar den tillbaka i jorden.
Bearbetning och transport är de viktigaste nedströmsverksamheterna inom olje- och gasindustrin. Naturgas och råolja transporteras ofta över land med rörledningar, även om stora tankfartyg också kan frakta kolväten över vattnet. Olje- och gasindustrins bearbetningssektor består huvudsakligen av raffinaderier, som används för att förvandla råolja till en mängd användbara produkter. Detta uppnås främst genom fraktionerad destillation, även om olika typer av krackning också kan användas för att uppnå specifika typer av kolväten.