Phân đoạn dầu mỏ là quá trình phân tách và chế biến dầu thô (dầu vừa khai thác từ giếng dầu) thành các hợp chất hydrocarbon hữu ích.

Một số phân đoạn chủ yếu trong quá trình lọc dầu:

- Tiền xử lí: nhằm loại bỏ muối, nước, các hợp chất chứa sulfur và các thành phần không mong muốn khác chứa trong dầu thô.

- Chưng cất phân đoạn: các hydrocarbon có trong dầu thô được tách ra ở các phân đoạn khác nhau (LPG, xăng, dầu, dầu cặn …) dựa trên nhiệt độ sôi của chúng.

- Cracking: nhằm tăng khối lượng xăng.

- Reforming: làm tăng chất lượng xăng.