Nhà máy lọc dầu là một nhà máy chế biến công nghiệp, nơi dầu thô được chế biến và tinh chế thành các sản phẩm dầu mỏ hữu ích.
Dầu thô hoặc dầu chưa qua chế biến (“thô”) không hữu ích ở dạng ra khỏi mặt đất.
Dầu cần được tách thành các bộ phận và tinh chế trước khi sử dụng trong nhiên liệu và chất bôi trơn, và trước khi một số sản phẩm phụ có thể được sử dụng trong các quá trình hóa dầu để tạo thành các vật liệu như nhựa và bọt.
Nhiên liệu hóa thạch dầu mỏ được sử dụng trong động cơ tàu, ô tô và máy bay.
Các hydrocacbon khác nhau này có điểm sôi khác nhau, có nghĩa là chúng có thể được tách ra bằng cách chưng cất.
Do các nguyên tố lỏng nhẹ hơn có nhu cầu sử dụng lớn trong động cơ đốt trong, nên một nhà máy lọc hiện đại sẽ chuyển đổi các hydrocacbon nặng và các nguyên tố khí nhẹ hơn thành các sản phẩm có giá trị cao hơn này bằng các quy trình phức tạp và tốn năng lượng.