因为沥青的化学组成复杂，对组成进行分析很困难，且其化学组成也不能反映出沥青性质的差异，所以一般不作沥青的化学分析。通常从使用角度出发，将沥青中按化学成分和物理力学性质相近的成分划分为若干个组，这些组就称为"组分"。石油沥青的组分及其主要物性如下:油分、树脂、地沥青质。

油分为淡黄色至红褐色的油状液体，其分子量为100~500,密度为0.71~1.00g/cm^3，能溶于大多数有机溶剂，但不溶于酒精。在石油沥青中，油分的含量为40%~60%。油分赋予沥青以流动性。

树脂又称脂胶，为黄色至黑褐色半固体粘稠物质，分子量600~1000,密度为1.0~1.1g/cm^3。沥青脂胶中绝大部分属于中性树脂。中性树脂能溶于三氯甲烷、汽油和苯等有机溶剂，但在酒精和丙酮中难溶解或溶解度很低。中性树脂含量增加，石油沥青的 延度和粘结力等性能愈好。在石油沥青中，树脂的含量为15%~30%，它使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。

地沥青质为深褐色至黑色固态无定性的超细颗粒固体粉末，分子量为2000~6000,密度大于1.0g/cm^3，不溶于汽油，但能溶于二硫化碳和四氯化碳中。地沥青质是决定石油沥青温度敏感性和黏性的重要组分。沥青中地沥青质含量在10%~30%之间，其含量愈多，则软化点愈高，黏性越大，也愈硬脆。

石油沥青中还含2%~3%的沥青碳和似碳物(黑色固体粉末)，是石油沥青中分子量最大的，它会降低石油沥青的粘结力。石油沥青中还含有蜡，它会降低石油沥青的粘结性和塑性。同时对温度特别敏感(即温度稳定性差)。