Le pétrole est essentiellement transporté par voie maritime. Près de 8 000 navires pétroliers, aussi appelés tankers, sillonnent les mers et les océans du monde entier entre les lieux de production et ceux de consommation.
Les pétroliers peuvent avoir des tailles très différentes. Ils sont classés en fonction de leur capacité de transport mesurée en tonnes de brut. La capacité de ces navires est souvent supérieure à 200 000 tonnes , volume permettant d'alimenter une raffinerie de taille moyenne pendant une à deux semaines. La capacité de la flotte pétrolière modiale est d'environ 280 millions de tonnes.
Le pétrole est transporté dans la coque du navire. Cette dernière est divisée en compartiments formant plusieurs citernes indépendantes séparées par des cloisons, ce qui permet de transporter différents produits et de limiter les écoulements en cas de rupture de la coque. Les pétroliers les plus anciens, encore très nombreux, sont à « simple coque ». C'est-à-dire qu'une seule tôle sépare le brut transporté de l'eau de mer. Dans les navires plus récents, les citernes sont entourées d'une seconde tôle séparée de la coque externe du navire par un vide suffisamment large (double coque). Ainsi, si un accident crée un trou dans la tôle externe, la « seconde coque » peut résister et éviter un déversement du pétrole dans la mer. Ce système n'est malheureusement pas suffisant pour éviter à coup sûr une marée noire, par exemple en cas de collision à grande vitesse.
Les moteurs de ces pétroliers sont gigantesques : ils peuvent atteindre 10 m de hauteur, soit l'équivalent d'un immeuble de 4 étages ! L'équipage d'un tanker pétrolier est composé d'une trentaine de personnes en moyenne.
Ces navires-citernes peuvent en permanence changer de route pour modifier la destination de leur cargaison. Ainsi, un pétrolier met deux à quatre semaines pour relier le Moyen-Orient à un port français, japonais ou nord-américain.