石油發酵（petroleum fermentation）利用微生物對石油（或其組分）的作用生產某些產品的新型工業。它在六十年代出現後，打破了幾個世紀以來以發酵工業一向以碳水化合物為原料的傳統，對節約糧食，開發利用石油資源意義重大，受到世界各國的高度重視。
微生物利用石油（或其組分），可將其同化成菌體，從而可製得菌體蛋白質、脂肪、核酸等；微生物對石油（或其組分）進行氧化可以製得多種重要化工原料或醫藥、化工產品；微生物對石油的作用還可以用來使石油脫蠟、脫硫。微生物能使化學上很穩定的石油在常溫、常壓下發生變化，與化學工藝相比，石油發酵不需要耐高溫、耐高壓、耐酸的設備是其一大優點。但是由於發酵產品中可能殘留某些致癌烴類物質，這是必須防範的。
