Το πετρέλαιο εξάγεται από σχιστόλιθο πετρελαίου. Ο πετρελαϊκός σχιστόλιθος, γνωστός και ως σχιστόλιθος πετρελαίου, μετατρέπεται από σαπροπέλι που εναποτίθεται σε ρηχές θάλασσες και λίμνες. Εκτός από τα αρχαία υδρόβια φυτά, τα σπόρια και τη γύρη, έχει και αρκετές ζωικές ουσίες. Υπό τις συνθήκες της συνεχούς πτώσης του φλοιού και της υποξίας των βαθέων υδάτων, οι οργανικές ουσίες στο σαπροπέλ μειώνονται και αποσυντίθενται από τη δράση αναερόβιων βακτηρίων για να σχηματίσουν ασφάλτινη άμμο και σχιστόλιθο πετρελαίου πλούσιου σε υδρογονάνθρακες.
Τα συνολικά αποθέματα πετρελαίου πετρελαϊκού σχιστόλιθου και ασφάλτου στον κόσμο είναι 1416 δισεκατομμύρια τόνοι. Τα αποδεδειγμένα κοιτάσματα ορυκτών περιέχουν 440 δισεκατομμύρια τόνους πετρελαίου, που ισοδυναμούν με 708,4 δισεκατομμύρια τόνους τυπικού άνθρακα.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, 75 δισεκατομμύρια τόνοι πετρελαίου μπορούν να εξαχθούν από σχιστόλιθο πετρελαίου στο Κολοράντο, το Ουαϊόμινγκ και τη Γιούτα. Ο Καναδάς έχει μεγάλη ποσότητα πίσσας άμμου. Το πετρέλαιο που εξάγεται από πίσσα άμμου στον Καναδά είναι ίσο με το πετρέλαιο που εξάγεται από σχιστόλιθο πετρελαίου στις τρεις πολιτείες των Ηνωμένων Πολιτειών. Υπάρχει ένα διυλιστήριο ασφάλτου στο ορυχείο πετρελαίου Asabashan στην Αλμπέρτα, με ετήσια παραγωγή 2,5 εκατομμυρίων τόνων πετρελαίου.
Για την εκμετάλλευση της πετρελαϊκής άμμου, η μέθοδος της επιτόπιας εξόρυξης ανοιχτού λάκκου μπορεί να υιοθετηθεί για ρηχά στρώματα και ο υπόγειος εξοπλισμός εξόρυξης πρέπει να προσαρτηθεί σε βαθιές φλέβες. Η Canada Exxon Resources Company κατασκεύασε μια συσκευή στο ορυχείο Lenghu που μπορεί να διοχετεύει καυτό ατμό στην παχιά άμμο ασφάλτου βάθους 427 μέτρων κάτω από το έδαφος. Μέσω κατευθυντικών γεωτρήσεων, διασφαλίζει ότι ο ατμός κατανέμεται ομοιόμορφα στο μέγιστο βαθμό στην απόθεση για να θερμάνει την άμμο της ασφάλτου και να αναγκάσει το λάδι να ρέει στο έδαφος. Αυτή η μέθοδος ονομάζεται μέθοδος ανάκτησης ημι-επιτόπου. Ο πετρελαϊκός σχιστόλιθος είναι ένα αδιαπέραστο πετρέλαιο. Δεν είναι εφικτή η εξόρυξη με τις παραπάνω μεθόδους. Τα γενικά βήματα για την εκμετάλλευση αυτού του είδους ορυχείων πετρελαίου είναι: σύνθλιψη του μεταλλεύματος σχιστολιθικού πετρελαίου σε εξαιρετικά λεπτή σκόνη, θέρμανση ή χημική επεξεργασία και στη συνέχεια λήψη αργού πετρελαίου από τον πετρελαϊκό σχιστόλιθο. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος έχει χαμηλό ποσοστό ανάκτησης πετρελαίου και μόνο 500 τόνοι πετρελαίου μπορούν να εξαχθούν από 50 εκατομμύρια τόνους μεταλλευμάτων. Ως εκ τούτου, στόχος των επιστημόνων είναι να ερευνήσουν και να εξερευνήσουν νέες μεθόδους και μεθόδους εξόρυξης πετρελαίου.
