对石油天然气的成因，“有机说”和“无机说”的争论由来已久，也是20世纪地质科学界争论最为激烈的问题之一，是一个古老而敏感的问题。
从俄罗斯著名化学家门捷列夫算起，油气无机成因的假说提出已有100多年了。20世纪一开始，一批又一批的俄罗斯科学家不断地提出“石油无机生成”的理论和生成机制，其中影响较大的有库德里扬采夫、克鲁泡特金、萨尔基索夫、波尔菲里也夫和波实卡雷夫等；以及西方国家的罗宾逊、古德、阿布拉加诺、萨特马里等。他们提出的“原理”归纳起来就是：石油来源于地幔，是地幔沿着地壳裂隙上涌过程中的衍生物。任何物体都是在特定的内力和外力作用下，处于力的动态平衡而显现的一种物质形态。在超高压和高温的条件下，地幔的原子、原子核直至基本粒子等层次上的物质，都是地壳中的任何物质无与伦比的，而且都与地壳中的元素呈现出的性状不同。所以，地壳中不存在什么构成原油的碳氢化合物。但是在地壳裂开以后，那里地幔的超高压状态被打破，原来的稳定结构被破坏，使之发生热膨胀，不断地释放内能而蜕变为岩浆。沿着裂缝上涌的岩浆由于发生热膨胀而不断耗散内能，在特定的压强和温度下，重新达到内力和外力平衡，进而演化出100多种元素。石油就是地幔发生热膨胀时，在特定的环境中形成的一种新的物质形态。
但是，在地质科学界，更多的专家赞成“有机说”。他们认为，石油与天然气是由远古时代死去的各种生物体转化而成的。生物群落中的内容十分丰富，在地质历史中，大到恐龙、原始哺乳动物，小到草木花朵乃至肉眼看不到的被子植物的花粉与裸子植物的孢子体。在水体中，有鱼类、贝类、浮游动植物等。它们是装点大地、海洋的主体，也是构成地球上有机物的基础。
在陆地，各种动物、植物死亡之后，往往被其他动物吃掉或被风吹雨淋很快腐烂、分解。而在水体中，由于水层的保护，水底安静的环境、缺氧等条件，可以大大缓解甚至防止生物体的腐烂。
在地表水体中，生活着大量的微生物和微体生物。据推算，一个硅藻体在不受任何阻碍的条件下，一天之内可以繁殖到和地球一样大小。海洋学家在不同深度的海洋水体中，安置了生物体接收网。据观察推算，海洋中的浮游生物每年的死亡量可达5500亿吨。这些浮游生物在水体中大量生存，被科学家称为“生物雨”，而死亡后向水底飘落则形成了“尸体雨”。还有大量的生物遗骸被河流和风源源不断地携带到海洋与湖泊中，不断地沉降到海底和湖底。这些生物碎屑是生成石油和天然气的雄厚的物质基础。
生物死亡后，体内的主要成分如碳水化合物、蛋白质、类脂物、木质素等，会先后遭受不同程度的分解与破坏。分解产物一部分被另外一些生物当作能量而循环，另一部分则经过物理化学过程而变为简单分子(二氧化碳、氢气和氧气等)。剩下的部分(生物原始数量的极少部分)没有经历完全的生物再循环和物理化学分解而进入沉积物中，这就是“沉积有机质”的主要来源。
早期的沉积有机质和沉积物在沉积压实作用下，不断地被埋藏到较深的部位。在政党的地质条件下，需经过5000-10000年才能形成1米厚的沉积层。在这段沉积期，细菌活动引起的发酵作用使有机物中的纤维素、蛋白质和多糖大分子被降解。大多数有机质在这一阶段聚合成不溶于有机溶剂的有机物，人们称之为“腐殖组分”，石油地质学家把它叫做“干酪根”。
在地温不超过60℃的较浅地层处，干酪根中氧和硫元素的含量下降，液态烃的形成量极少，干酪根形成了一些极为复杂的大分子碎片；当地温超过60℃以后，前一阶段形成的大分子碎片因其化学键的断裂，形成了更小的碎片，干酪根中的碳氢化合物开始产生，进入石油生成的主要阶段。随着埋藏深度的加大，或者由于岩浆活动等原因，当地温达到120℃以上时，留在干酪根中的烃基几乎全部消失，液态烃遭受破坏，低分子甲烷气大量产生，即为生成干气阶段。总之，石油的生成可以认为是干酪根为适应环境不断调节、改造自身的过程。这些过程大多已由实验室模拟证实。
目前，各国的石油地质工作者都是用物理与化学的方法把干酪根从岩石中提取出来，然后在光学显微镜、荧光显微镜和电子显微镜下观察、认识其形态；还用红外光谱、元素分析以及稳定同位素分析等方法，认识干酪根的组成和成熟特征，进而对一个地区的石油生成和含油远景做出评价，并指导油气勘探。
