La refinación es el conjunto de procesos físicos y químicos que transforman el crudo en productos terminados. Comprende la destilación atmosférica (que separa fracciones por punto de ebullición), el craqueo(que rompe moléculas largas para producir más gasolina), reforming, hidrotratamiento y mezcla.
En España operan refinerías en Bilbao (Petronor), Tarragona (Repsol), Cartagena (Repsol), Puertollano (Repsol), La Rábida (Cepsa), Algeciras-San Roque (Cepsa), A Coruña (Repsol) y Castellón (BP). Las ocho juntas tienen una capacidad cercana a los 1,4 millones de barriles diarios.