Ham petrol rafineri denen arıtma tesislerinde benzin ve gazyağı gibi petrol ürünlerine ayrılır. Bu değişik ürünler farklı sıcaklıklarda kaynayıp buharlaşır bu özellikten yararlanılarak ayrımsal damıtma denen yöntemle bu ürünler ham petrolden ayrılabilir. Ham petrol ısıtılır bir Sıvı ve buhar (gaz) karışımı halinde ayırma kulesi denen çelik bir kuleye pompalanır. Sıvı bölüm kulenin dibinde toplanır fueloil ve bitüm gibi ürünler haline gelir. Buharlar kulede yükselir ve yükseldikçe de soğur. Önce mazot gibi daha ağır ürünler sıvılaşır ve bunlar kulenin değişik düzeylerindeki tepsilerden çekilip alınır. Benzin buharları kulenin tepesine kadar yükselir ve buradan alınarak sıvılaştırılır.

Damıtma arıtmanın birinci aşamasıdır. Ham petrol rafineride değişik ürünlerin istenen miktarlarda elde edilebilmesine olanak verecek biçimde işlenebilmelidir. Yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilen bir işlem olan ‘kraking’ (parçalama) ağır ürünleri daha hafif bileşenlerine ayırır ve böylece elde edilen benzin miktarı artar. Bütün maddeler moleküllerden Moleküller de Atomlardan oluşur. Petrol hidrokarbon moleküllerinden yani Hidrojen ve karbon elementlerinin atomlarından oluşur ama bütün petrol moleküllerinde aynı sayıda Atom bulunmaz. Örneğin fueloil moleküllerinde gazyağı moleküllerinden daha çok hidrojen ve karbon Atomu vardır ve bu yüzden fueloil molekülleri gazyağı moleküllerinden daha ağırdır. Kraking işleminde büyük taşların parçalanıp çakıl haline getirilmesi gibi Moleküllerin bazıları da ısı ve basıncın etkisiyle parçalanır ve daha hafif moleküller elde edilir.

‘Reforming’ (düzeltim) işlemi ise arıtma sürecinin en önemli aşamasıdır. Bu yüksek Sıcaklık ve basınçta gerçekleştirilen moleküllerin büyüklüklerinden çok biçimlerini değiştirmeye yönelik bir işlemdir. Bu işlemle hidrokarbon zincirlerinin biçimi değiştirilir ve bunlar ‘aromatik’ bileşikler denen benzen halkalı bileşiklere dönüştürülür. Üstün nitelikli benzin bu aşamada elde edilir.

Örneğin ABD’de bir varil ham petrolden 63 Litre benzin 22 litre ağır fueloil elde edilir oysa Ortadoğu’da bir varil petrol ancak 31 litre benzin buna karşılık 63 litre fueloil verir. Petrol ya 159 litre eşdeğerindeki ‘varil’ ya da özellikle deniz yoluyla taşındığında ‘artık ton’ (1.016 kg) ve ‘metrik ton’ la (1.000 kg) ölçülür.

Daha az bilinen petrol ürünlerinin şaşırtıcı kullanım alanları vardır. Mumlarda ve cilalarda petrol mumu (parafin mumu) bulunur parfümler kozmatikler ve hatta peynirin bozulmasını önleyen bazı maddeler petrol yağlarından hazırlanır. Böceklere karşı kullanılan ilaçlarda başka petrol yağları vardır. Etilen (domatesleri yapay olarak olgunlaştırmak için de bu madde kullanılır) ve yapay ipek ya da tırnak cilası yapımında kullanılan Aseton gibi ürünler arıtma işleminden elde edilen gazlardan üretilir. Yapay kauçuk Plastikler ve sıvı deterjan yapımında kullanılan başlıca kimyasal maddeler de gene petrol ürünüdür. Pek çok ilaç ve boya hatta sakız ve güçlü patlayıcılar gibi maddeler de petrol ürünleri içerebilir. Petrol gazları soğutularak ve sıkıştırılarak sıvılaştırılabilir tüplere doldurularak pazarlanan bu tür propan ve bütan gibi Gazlar çoğunlukla mutfaklarda ve aydınlatma amacıyla kullanılır.