组成页岩油的化合物主要有以下几类:烃类、含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物。

油页岩热解后得到的页岩油富含烷烃和芳烃，但烯烃含量较天然石油中的高很多，并含氮、硫、氧等非烃类有机化合物。

页岩油与天然石油不同之处就是页岩油中不饱和烃的含量极高;另一不同之处是页岩油中非烃化合物含量高。在天然石油中不含烯烃，含氮化合物含量也不高，含氧化合物则更少。

页岩油常温下为褐色膏状物，带有刺激性气味。页岩油中的轻馏分较少，汽油馏分一般仅为2.5%~2.7%;360℃以下馏分约占40%~50%;含蜡重油馏分约占25 %~30%;渣油约占20%~30%。页岩油中含有大量石蜡，凝固点较高，含沥青质较低，含氮量高，属于含氮较高石蜡基油。

世界各地所产的页岩油由于组成和性质不同，在密度、含蜡量、凝固点、沥青质、元素组成方面有很大差别，但各地页岩油的碳氢重量比均在7~8左右，是最接近天然石油，最适于代替天然石油的液体燃料组成。