Um aus Rohöl Treibstoffe oder Heizöl zu gewinnen, kommen folgende Verfahren zum Einsatz: Destillation, Konversion oder Cracken, Reinigung (Entschwefelung) und Veredelung.

Bei der Destillation wird das Rohöl in seine Bestandteile, die verschiedenen Kohlenwasserstoffe, zerlegt. Es entstehen schwere und leichte Destillate, die dann in den weiteren Schritten unter anderem zu Flüssiggas, Benzin, Diesel, schwerem und leichtem Heizöl, Bitumen und Schmierstoffen verarbeitet werden. Im Konversionsprozess werden die schweren Anteile des Rohölrückstands in leichtere Bestandteile aufgespaltet. Aus den großen Kohlenwasserstoffmolekülen entstehen dabei kleinere Molekülketten, die dann beispielsweise leichteren Produkten wie Dieselkraftstoff zugemischt werden. Dieser Prozess heißt auch Cracken.

Die Entschwefelung ist notwendig, weil Schwefel ein natürlicher Bestandteil des Rohöls ist und alle Rohöldestillate dementsprechend Schwefel-Kohlenstoff-Verbindungen enthalten. Diese unerwünschten Verbindungen müssen in einer Entschwefelungsstufe entfernt werden, denn sonst würde bei der Verbrennung von Benzin, Diesel oder Kerosin das umweltschädliche Schwefeldioxid entstehen.

Auch nach Destillation und Entschwefelung haben die so gewonnen Rohprodukte noch nicht die geforderte Qualität für den späteren Verbrauch. Hochwertige Kraftstoffkomponenten lassen sich deshalb nur durch Veredlungsverfahren gewinnen. Dabei erfolgt gleichzeitig die Abtrennung von Schadstoffen für die Katalysatoren in den Kraftwagen und eine Veränderung der Molekülstrukturen des Benzins, so dass es eine höhere Klopffestigkeit bekommt. Damit wird verhindert, dass der Kraftstoff nur gesteuert durch Zündfunken, Einspritzung oder Kompression verbrennt und sich unkontrolliert selbst entzündet. Bei Benzin gibt die Oktanzahl die Klopffestigkeit an. Je nach Bedarf geben Raffinerien noch Zusätze, die so genannten Additive, zu ihren Produkten hinzu oder mischen biogene oder synthetische Substanzen bei wie zum Beispiel Bio-Ethanol oder Rapsmethylester. Die Additive können die Produkteigenschaften bei der Verbrennung oder im Gebrauch deutlich verbessern wie etwa Kälteeigenschaften, die Schmierfähigkeit im Diesel und Heizöl oder die Zündwilligkeit von Kraftstoffen.