Et olieraffinaderi er et stort industrikompleks, hvor råolie forarbejdes til brugbare produkter som benzin, diesel og asfalt gennem en proces kaldet olieraffinering. Den centrale proces er fraktioneret destillation, hvor råolien opvarmes til omkring 350 grader Celsius i et cirka 30 meter højt tårn, så lette olier som benzin stiger til toppen, mens tunge olier som diesel og brændselsolie samles i bunden. Disse anlæg kræver store arealer (1-2 km²) og placeres typisk ved kysten med dybvandshavn og mindst 5 kilometers afstand til boligområder af sikkerheds- og miljøhensyn. I Danmark findes der i dag to aktive raffinaderier: Kalundborg Refinery (ejet af Klesch Group) er det største med en kapacitet på 5,5 millioner tons årligt og producerer bl.a. benzin og flybrændstof, mens raffinaderiet i Fredericia (tidligere Shell) også er i drift. Ud over brændstoffer udvindes også produkter som paraffin, smøreolier og tjære, og katalysatorer bruges undervejs til at fjerne urenheder som svovl og tungmetaller.