Die physikalischen Eigenschaften von Erdöl hängen von seiner chemischen Zusammensetzung ab. Die Farbe reicht beispielsweise von farblos, hellgelb, gelbbraun, dunkelbraun, schwarzgrün bis schwarz. Die Ölquellen in Gurkenhügel, Sichuan und Dagang, Nordchina, förderten einst farbloses Öl. Die Bildung von farblosem Erdöl kann mit der Adsorption von farbigen Kolloiden und Asphaltenen durch Gesteine während der Wanderung zusammenhängen. Im Allgemeinen ist die Dichte von hellem Öl klein und die Dichte von dunklem Öl ist groß. Das Öl mit geringer Dichte und heller Farbe ist oft Paraffin mit einem höheren Ölgehalt, und nach der Verarbeitung kann mehr Benzin und Schmieröl gewonnen werden; Das Öl mit hoher Dichte und dunkler Farbe ist reich an hochmolekularem Asphalten. Geologen nennen das zum Boden fließende Öl"Ölkeimling" und das aus dem Boden austretende Erdgas"Gaskeimling". Die meisten Ölkeimlinge werden aufgrund der Verflüchtigung leichter Bestandteile zu Asphalt. Die früheste Methode zur Öl- und Gasexploration besteht darin, zuerst Öl- und Gassetzlinge zu finden.
Die Viskosität ist eine wichtige physikalische Eigenschaft von Erdöl. Die Viskosität ist die inverse Messung der Flüssigkeitsströmungsleistung, ausgedrückt in absoluter dynamischer Viskosität in Pascal. Die Ölviskosität wird durch Temperatur, Druck und chemische Zusammensetzung des Öls eingeschränkt. Mit steigender Temperatur nimmt die Ölviskosität ab. Daher ist die Viskosität von Öl im tiefen Untergrund geringer als am Boden und es ist leicht zu fließen. Öl mit hoher Dichte und dunkler Farbe hat eine hohe Viskosität und leichtes Öl hat eine niedrige Viskosität. Die Viskosität beeinflusst die Fließgeschwindigkeit des Öls in das Bohrloch und in die Ölpipeline, was bei der Ölfeldförderung und beim Öltransport von großer Bedeutung ist. Fluoreszenz ist das Lumineszenzphänomen von Öl unter ultravioletter Bestrahlung. Die Fluoreszenz von hellem Öl ist hellblau, das Öl mit mehr Gummi ist grün und gelb und das Öl mit mehr Asphalten ist braun. Zusammensetzung und Gehalt des Öls lassen sich grob bestimmen, indem Gesteinsproben mittels Fluoreszenzanalyse identifiziert werden.
