De soorten rotsen die olie en aardgas bevatten zijn allemaal sedimentaire gesteenten, rotsen gevormd wanneer korrels en minerale deeltjes afgezet door stromend water samensmelten. Omdat deze gesteenten aan elkaar zijn gecementeerd uit dergelijke kleine componenten, zijn ze poreus, vol met ruimtes waarin energierijke koolstofverbindingen kunnen bezinken, om later te worden vrijgemaakt in de vorm van olie of gas.
Schalie

Schalie is een sedimentair gesteente dat vaak wordt genoemd als een natuurlijke brandstofbron, waarschijnlijk vanwege zijn overvloed (naar schatting 42 procent van alle sedimentair gesteente is schalie) en de samenstelling ervan. Het wordt geproduceerd wanneer lagen van koolstofrijke modder worden samengedrukt totdat ze uitharden tot gesteente dat die lagen behoudt. Eén type leisteen bevat zoveel kerogenen, de organische vaste stof die wordt verwerkt tot olie en gas, dat het eigenlijk 'olieschalie' wordt genoemd.
Zandsteen

Andere soorten bijzonder poreuze rotsen vormen vaak boven leisteen bedden, die de lage-dichtheid koolstofverbindingen vangen die door de modder kunnen opstijgen die schalie wordt in hun ruimtes. Zandsteen is zo'n rots, gemaakt van korrels van mineralen zoals kwarts gebonden door andere verbindingen, zoals silica. Binnen zandsteenlagen bestaan koolstofverbindingen over het algemeen in vloeibare vorm, als ruwe olie, die in sommige gevallen ook aardgas afgeeft wanneer ze naar het aardoppervlak worden gebracht.
Carbonaten

Net als zandsteen zijn carbonaten sedimentair gesteente dat vaak voorkomt in combinatie met schalie. Carbonaten worden echter grotendeels gevormd uit overblijfselen van het zeeleven, met name schelpen en botten, gecombineerd met andere mineralen. Hierdoor zitten ze vol calcium en andere verbindingen die leiden tot hun classificatie: kalkstenen, die calciumcarbonaat bevatten, en dolomieten, die calciummagnesiumcarbonaat bevatten. De ruimtes tussen hun versmolten fragmenten zijn waar olie en gas kunnen worden gevonden.
Extractie

De processen om deze energierijke stoffen vrij te maken uit de rots die ze zelden vasthoudt, zijn zo eenvoudig als het overhevelen van olie of gas uit sedimentaire rotsporiën. Onderzoekers hebben echter manieren ontwikkeld om extractie eenvoudiger te maken. Het verwarmen van de in schalie aanwezige kerogenen produceert bijvoorbeeld gas en vloeibare olie die gemakkelijk naar het oppervlak stroomt, terwijl hydraulische fracturering hogedrukvloeistofstromen op sedimentair gesteente toepast om hun scheuren te exploiteren, waardoor olie en gas vrij kunnen bewegen.