Olie udvindes fra olieskifer. Olieskifer, også kendt som olieskifer, omdannes fra sapropel aflejret i lavvandede hav og søer. Ud over ældgamle vandplanter, sporer og pollen har den også flere animalske stoffer. Under betingelse af kontinuerlig skorpeforringelse og dybvandshypoksi, reduceres de organiske stoffer i sapropel og nedbrydes ved påvirkning af anaerobe bakterier til dannelse af asfaltsand og olieskifer rig på kulbrinter.
De samlede oliereserver af olieskifer og asfaltsand i verden er 1416 milliarder tons. De påviste mineralforekomster indeholder 440 milliarder tons olie, svarende til 708,4 milliarder tons standardkul.
I USA kan der udvindes 75 milliarder tons olie fra olieskifer i Colorado, Wyoming og Utah. Canada har en stor mængde tjæresand. Olien udvundet af tjæresand i Canada er lig med olien udvundet fra olieskifer i de tre stater i USA. Der er et asfaltsandraffinaderi i Asabashan olieminen i Alberta, med en årlig produktion på 2,5 millioner tons olie.
Til udnyttelse af oliesand kan metoden med in-situ åbne minedrift anvendes til lavvandede lag, og underjordisk mineudstyr skal fastgøres til dybe årer. Canadas Exxon Resources Company har bygget en enhed i Lenghu Mine, der kan sprøjte varm damp ind i den tykke asfaltsandaflejring 427 meter dyb under jorden. Gennem retningsbestemte boringer sikrer det, at dampen fordeles maksimalt jævnt i aflejringen for at opvarme asfaltsandet og tvinge olien til at strømme til jorden. Denne metode kaldes "semi in-situ" gendannelsesmetode. Olieskifer er en uigennemtrængelig olieholdig sten. Det er ikke muligt at mine med ovenstående metoder. De generelle trin for udnyttelsen af denne form for oliemine er: knusning af olieskifermalmen til ekstremt fint pulver, opvarmning eller kemisk behandling og derefter opnåelse af råolie fra olieskiferen. Denne metode har dog en lav olieindvindingsgrad, og kun 500 tons olie kan udvindes fra 50 millioner tons malme. Derfor er det videnskabsmænds mål at forske i og udforske nye metoder og metoder til olieudvinding.
