Für die Bildung von Erdöl- und Erdgaslagerstätten müssen mehrere Prozesse nacheinander ablaufen:

1. Die Bildung von Muttergesteinen

Muttergesteine bilden sich vorwiegend in Meeren aus planktonischen Lebewesen und aus Pflanzenmaterial. Die Ablagerung dieser organischen Substanzen muss unter Sauerstoffabschluss geschehen, damit das organische Material nicht durch Bakterien zerstört wird. Dies kann etwa in sauerstoffarmen Bodenschichten tiefer Meere der Fall sein. Auch eine hohe Ablagerungsrate von Sinkstoffen konserviert die Tier- und Pflanzenreste und verhindert deren Zerstörung.

2. Der Reifeprozess

Durch fortschreitende Ablagerung von Sedimentschichten gerät das Muttergestein in größere Tiefen und damit in Bereiche höherer Temperaturen. Diese Erwärmung führt mit der Zeit zur Umwandlung der Biosubstanz zu Erdöl und Erdgas (Kohlenwasserstoffe). Erdöl bildet sich bei etwas niedrigeren Temperaturen (ca. 60 – 150 Grad Celsius) aus Meeresplankton, während sich Erdgas bei höheren Temperaturen (ca. 140 – 180 Grad Celsius) vorzugsweise aus Resten von Landpflanzen bildet.

3. Die Mobilisierung und Wanderung (Migration von Erdöl und Erdgas)

Erdöl und Erdgas haben ein geringeres spezifisches Gewicht als Wasser, das alle Porenräume von Ablagerungsgesteinen (Sedimenten) erfüllt. Das führt dazu, dass die in den Muttergesteinen gebildeten Kohlenwasserstoffe nach oben steigen. Diese Wanderung erfolgt in porösen, durchlässigen Gesteinsschichten und in Rissen und Klüften (Störungen).

4. Die Bildung einer Lagerstätte

Erreicht das aufsteigende Erdöl oder Erdgas eine Position, wo poröse Schichten unter einer undurchlässigen Schicht (meistens Tonsteine) eine „Falle“ formen, aus der die „gefangenen“ Kohlenwasserstoffe nicht entweichen können, bildet sich eine Lagerstätte. Werden aufsteigende Kohlenwasserstoffe nicht in einer Lagerstätte gefangen, treten sie an der Erdoberfläche oder am Meeresboden aus. Erdöl an der Erdoberfläche oder in sehr flachen Lagerstätten unter Einwirkung von Oberflächenwasser fällt der bakteriellen Zersetzung zum Opfer.