石油的形成主要有兩種理論，即生物沉積變油理論和非生物成油理論，其中生物沉積變油理論更爲廣泛接受。
根據生物沉積變油理論，石油是由古代海洋或湖泊中的生物，如藻類、海洋動物以及陸地上死亡的植物，這些生物的遺體在缺氧的環境下，經過長時間的高溫、高壓作用，逐漸轉化爲石油、天然氣和煤。具體來說，這些生物的遺體與泥土混合，被埋藏在深厚的沉積岩層中。隨着時間的推移，這些沉積物被新的沉積物覆蓋，進一步被埋藏在地下深處。在地下深處的高溫和高壓環境下，這些有機物質經歷了化學和物理性質的變化，最終轉化爲石油。石油形成後，會向上滲透到附近的岩層中，最終聚集形成油田。
非生物成油理論認爲石油是由地殼內的碳直接轉化而來，與生物過程無關。這一理論認爲地殼中含有豐富的碳元素，這些碳元素可以在一定條件下自然轉化爲碳氫化合物，形成石油。然而，這種理論在地質學界的接受度較低。
總的來說，目前大多數地質學家和科學家支持的是生物沉積變油理論，即石油主要由古代生物遺體經過長時間的地質作用轉化而來。