经过近百年的科学探索与大量的生产实践，在已经发现的石油中，含有极其丰富的有机质和组成生命的分子，如卟啉等“生物标志化合物”；大量的碳、氧、氢等元素与动植物的生物元素组成很接近。这些都有力地支持了“石油是远古时期的生物形成的”这一“有机成因学说”。与之相对的还有“无机成因学说”。这种观点认为，石油是远古时期地球形成时从宇宙中俘获的大量碳在地球的演化过程中，不断地从地壳深处运移到地球的浅层聚集，形成了大的油气田。但是迄今为止，石油地质界还没有根据这种理论找到过大型油田。所以，“有机成因学说”在当今的石油地质界占主导地位，科学家们根据这一理论发现了一个又一个的大型油气田。
石油和天然气是生物有机体在沉积过程中，在缺氧的还原环境和一定的压力及温度条件下生成的。那么，这些有机质是怎样转化成石油的呢？
地壳表层长期与大气和水接触，遭受各种地质作用的破坏，将岩石破碎或溶蚀，搬运到低洼的地方沉积下来，形成沉积层，其体积约占地球岩石圈总体积的1/5。它们形成了各种各样的盆地，如我国的松辽盆地、塔里木盆地、渤海湾盆地等。
盆地中的沉积物取决于盆地的位置，如果盆地位于陆地内，则会有湖泊、河流等带来的沉积物堆积；如果位于海洋中，就是海洋沉积；如果接近海洋，就会有海、陆两类沉积物的混合堆积。一个沉积盆地从发育到最后萎缩，通常要经历几百万年到几千万年甚至上亿年，在如此漫长的地质历史中，沉积物的性质和特征都在发生着不断的变化。盆地中的沉积层记录了这些演变，研究这些地层，就可以了解盆地的变迁史。这对于石油、天然气的研究是十分重要的。
在地球的历史中，曾经生活过无数的生物，尤其是那些低等生物的繁殖力是非常惊人的。有人曾经计算过，一个肉眼几乎看不见的硅藻在不受任何限制的理想条件下，8天之内就可繁殖出像地球那样大的体积（图5）。当然，很大一部分生物有机体由于没有适宜的环境被氧化腐烂而不能转化变成石油，但保存下来的即使只有很少一部分也是很可观的。
图5 生成油气的生物来源
蓝藻：⑴微囊藻；⑵胶刺藻；⑶念珠藻甲藻：⑷三角角藻；⑸金褐球鳞藻；⑹夜光藻绿藻：⑺刺松藻；⑻浒苔；⑼海白菜硅藻：⑽纺锤状硅藻；⑾角刺藻；⑿三角硅藻
