น้ำมันดิบส่วนมากมีสีดำหรือสีน้ำตาล มีสมบัติแตกต่างกันตามแหล่งที่พบ น้ำมันดิบเป็นของเหลวข้นถึงหนืด บางแหล่งมีไขมาก บางแหล่งมียางมะตอยมาก การกลั่นน้ำมันดิบเพื่อนำมาใช้ประโยชน์ ใช้การกลั่นลำดับส่วน โดยมีหอกลั่นทำหน้าที่แยกสารแต่ละประเภทออกมาใช้งานแตกต่างกันตามจุดเดือด

การนำน้ำมันดิบมาใช้ประโยชน์ ต้องนำไปผ่านกระบวนการแยกสารอื่นๆ ที่ปะปนอยู่ออกเสียก่อน แล้วจึงนำส่วนที่เหลือซึ่งเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ ไปกลั่นเพื่อแยกให้ได้ผลิตภัณฑ์ออกเป็นส่วนๆ ก่อนนำไปใช้ประโยชน์ตามสมบัติของแต่ละส่วนที่กลั่นได้

กระบวนการกลั่นน้ำมันดิบ เริ่มต้นจากการส่งน้ำมันดิบเข้าไปในท่อ ที่ผ่านหอเผาน้ำมันดิบ อุณหภูมิสูงประมาณ 350-400 องศาเซลเซียส เพื่อฉีดเข้าทางด้านล่างของหอกลั่นที่เป็นหอสูง ประกอบด้วยชั้นต่างๆ ซึ่งแต่ละชั้นจะมีอุณหภูมิแตกต่างกัน โดยส่วนล่างสุดมีอุณหภูมิสูง และอุณหภูมิจะลดลงตามความสูงของหอกลั่น

เมื่อไอของสารที่มีจุดเดือดต่างกันลอยขึ้นด้านบนของหอกลั่น จะควบแน่นเป็นของเหลวในแต่ละชั้นของหอกลั่น ได้เป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่มีช่วงจุดเดือดลดหลั่นลงมาตามลำดับ การกลั่นแบบนี้เรียกว่า การกลั่นลำดับส่วน โดยมีหลักการคือ

1. สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีจุดเดือดใกล้เคียงกัน จะควบแน่นปนออกมาในชั้นเดียวกัน​
2. ไอของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีมวลโมเลกุลต่ำ และมีจุดเดือดต่ำ จะควบแน่นออกมาก่อนที่หอกลั่นชั้นบนสุด​
3. ไอของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีมวลโมเลกุลสูง และมีจุดเดือดสูง จะควบแน่นออกมาทีหลังที่หอกลั่นด้านล่าง

เราสามารถเรียงลำดับสารที่มีจุดเดือดต่ำไปสูงได้ดังนี้ แก๊ส C1-C4, เบนซีนหรือแก๊สโซลีน, แนฟทา, น้ำมันก๊าด, น้ำมันดีเซล, น้ำมันหล่อลื่น, จาระบี, ไข, น้ำมันเตา, ยางมะตอย

ผลิตภัณฑ์หรือสารที่กลั่นได้แต่ละช่วงจุดเดือด จะมีสมบัติต่างกัน จึงนำไปใช้ประโยชน์ได้แตกต่างกัน ซึ่งผลิตภัณฑ์ที่กลั่นได้บางส่วน สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้โดยตรง และบางส่วนนำไปเป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมการผลิตสารอื่นๆ ได้อีก ซึ่งเรียกอุตสาหกรรมนี้ว่า อุตสาหกรรมปิโตรเคมี