Erdölgeologie ist die Erforschung der Herkunft, des natürlichen Vorkommens, der Bewegung, der Sammlung und der Exploration von Kohlenwasserstoff-Brennstoffen, insbesondere von Öl oder Erdöl. Der Schwerpunkt der Erdölgeologie liegt auf dem Studium und der Suche nach Erdöl.
Die Erdölgeologie umfasst die Sedimentologie, das Studium der Ablagerung von Sand, Schlamm und Ton. Die meisten Gesteine auf der Erdoberfläche sind Sedimentgesteine. Das Studium der Sedimentologie hilft Erdölgeologen zu verstehen, wie die in Sedimentgesteinen gefundenen Erdölvorkommen entstanden sind.
Ein weiterer Aspekt der Erdölgeologie ist die Stratigraphie, die Untersuchung der Beziehung zwischen Gesteinsschichten und der Art und Weise, wie sie sich bewegen oder verschieben können. Die Bewegung von Gesteinsschichten kann beeinflussen, wo Erdölvorkommen gefunden werden, sowie die Entfernung des Erdöls.