Základní krok výroby tzv. fosilních paliv je u každé rafinerie na světě stejný. Atmosférická destilace ropy je principiálně stejnou činností, která se dělá při získávání čistého alkoholu, jenom se vychází z jiné suroviny a místo lihu se oddělují jiné složky. Tento chemický proces, založený na oddělování jednotlivých složek (frakcí) na základě jejich různé teploty varu, umožňuje získat z ropy jednotlivé složky pro výrobu paliv.
Prakticky to vypadá tak, že se ropa ohřátá na 360 °C vhání do destilačních kolon. V rafineriích jsou to až 50 m vysoké válce, ve kterých se v různých úrovních (podle toho, jak s narůstající výškou klesá teplota) oddělují jednotlivé složky, které se pak používají v dalších zařízeních pro výrobu výsledných produktů. Úplně nahoře se odebírají plyny, o něco níž lehké benziny, ještě níž těžké benziny, petrolej a plynový olej a z nejnižšího patra kolony vytéká mazut.
Rafinérské plyny slouží k výrobě LPG, benziny se používají na výrobu automobilového benzinu a petrolej nebo plynový olej je základem pro motorovou naftu. Na přímou výrobu pohonných hmot lze využít polovinu složek oddělených z ropy při atmosférické destilaci. Druhou polovinu tvoří mazut, který se dříve používal jako palivo pro obří dieselové motory námořních lodí a lokomotiv, dnes z něj další destilací vznikají minerální oleje a asfalt.
Automobilové benziny používané pro spalovací motory se vyrábějí mícháním lehkého a těžkého benzinu. Ještě předtím se dalšími procesy vylepšují jejich vlastnosti. Zvyšuje se hlavně oktanové číslo, kterým se měří odolnost benzinu proti detonačnímu zážehu (tzv. klepání motoru).
V České republice se vyrábí pouze benzin s oktanovým číslem 95 značený na pumpách jako Natural 95. Vysokooktanová paliva s oktanovým číslem 98 a více, jaké představují například Shell V-Power Nitro+ Racing, OMV MaxxMotion 100 nebo Verva 100 od Benziny se k nám dováží z okolních rafinérií na Slovensku, v Rakousku nebo Německu.
Než se benzin dostane do autocisteren, železničních cisteren nebo produktovodů, přimíchávají se do něj ještě další látky, tzv. aditiva, pro dosažení požadované kvality předepsané normou. Jedná se například o antioxidanty, které zabraňují stárnutí paliva a vzniku pryskyřičných úsad v palivovém systému, nebo detergenty, které čistí horké části motoru od karbonových usazenin.
Dále se ještě do benzinu povinně kvůli ekologickým předpisům přimíchává bioetanol (líh), který má sice nižší výhřevnost než benzin, ale vyšší oktanové číslo. V benzinu působí líh pozitivně jako okysličovadlo, čímž snižuje množství oxidu uhelnatého a nespáleného paliva ve výfukových plynech, zároveň však také váže vodu, čímž může na kovových dílech palivového systému způsobit korozi. Dnes je povolený podíl 5 % biolihu, ale uvažuje se o 10 procentech, což by v praxi znemožnilo provoz starších automobilů.
V Litvínově část lehkých benzinů směřuje do ethylenové jednotky, kterou loni v srpnu postihla havárie a následný požár. Zde se z nich vyrábí etylen a propylen pro plasty.
Motorová nafta je směsí petroleje a plynového oleje. Obě složky se před smícháním musí vylepšit a vyčistit. Do nafty se také přidávají aditiva, která vylepšují její vlastnosti. U nafty se neměří oktanové, ale cetanové číslo. I zde platí, že čím je vyšší, tím je nafta kvalitnější. Vysoké cetanové číslo usnadňuje startování motoru za studena, zklidňuje jeho běh a zvyšuje výkon. Také do nafty se povinně přimíchává 5 % biosložky, u nás se jedná hlavně o extrakt z řepkového oleje.
Dnes se bojuje proti používání nafty pro osobní automobily hlavně kvůli znečišťování ovzduší oxidy dusíku a pevnými částicemi. Je proto možné, že v nejbližší budoucnosti zmizí z trhu nejlevnější automobily s turbodiesely, neboť se kvůli zařízení, která účinně snižují tyto emise na povolené hodnoty (SCR katalyzátor, filtr pevných částic), velmi prodraží.
