Dieselkraftstoff ist ein brennbares Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, das durch fraktionierte Destillation von Erdöl hergestellt wird, die bei einer Temperatur zwischen 200 und 360 Grad Celsius auftritt, was 392 bis 680 Grad Fahrenheit entspricht. Das Gemisch besteht hauptsächlich aus Alkane, Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe mit 12 bis 20 Kohlenstoffatomen.
Wie die meisten Kohlenwasserstoffgemische ist Dieselkraftstoff chemisch inert. Seine chemischen Eigenschaften machen es als Kraftstoff oder in einigen Fällen als Lösungsmittel nützlich, wodurch es Kerosin ähnelt. Dieselkraftstoff oxidiert sehr langsam, wenn er der Luft ausgesetzt wird. Dieselkraftstoff kann durch seine Cetanzahl beschrieben werden, die ein Maß für die Zündqualität ist, das umgekehrt proportional zur Oktanzahl für Benzin ist. Die meisten Dieselmotoren verbrennen Dieselkraftstoff mit einer Cetanzahl von 50 oder höher.
Physisch gesehen erscheint Dieselkraftstoff als farblose bis hellbraune Flüssigkeit mit einem spezifischen Gewicht von 0,81 bis 0,96 und ist damit weniger dicht als Wasser. Dieselkraftstoff gefriert bei minus 8,1 Grad Celsius, was 17,5 Fahrenheit entspricht, was ihn im Vergleich zu Benzin für Anwendungen bei kaltem Wetter weniger geeignet macht. Dieselkraftstoff hat ein höheres spezifisches Gewicht, eine höhere Viskosität und eine geringere Flüchtigkeit als herkömmliches Benzin, aber Dieselkraftstoff enthält aufgrund seiner höheren Dichte mehr Energie pro Gallone als Benzin.