石油地球化学（petroleum，geochemistry of），研究石油的生成、演化和地球化学评价的有机地球化学分支。主要研究内容有：①石油演化。即石油发生、发展及衰亡的全过程。有3个阶段：成岩作用阶段，初期微生物活动，末期有机质转化为干酪根在沉积盆地埋藏过程中，后生作用阶段的增温导致干酪根的热降解而生成石油；盆地埋深进一步加大，变生阶段有机物的变化会将已生成的石油降解成低分子烃类，直至甲烷干气和伴生的热变固体沥青。石油生成和演化阶段的划分在石油勘探中具有重要的指导意义。②海相生油和陆相生油。中国陆相石油的勘探开发，表明陆相有机质和海相有机质相似，并构成最佳的生油母质——Ⅰ型干酪根。③原油变化和原油对比。原油生成后还会受到各种地质因素的影响。地表氧化、水洗和微生物作用可以大大改变原油的性质。原油对比包括原油及其来源岩石（生油岩）的对比（油源对比）以及不同层系原油的划分、对比和运移的研究（原油对比）等两个方面。油源对比在石油勘探中十分重要。同源时就应该有同一原始有机质遗体的指纹特征，这是油源对比的基本依据。此外，尚有石油的原生运移、碳酸盐岩生油以及新生物标志化合物的合成、结构确认技术等有待进一步研究。