分为热反应和催化反应两类。

烃类在约450℃开始即有明显的热反应(包括裂解和缩合)。在加热条件下，烷烃主要发生碳链断裂，生成碳数较少的烷烃和烯烃；环烷烃主要发生侧链断裂和环烷环开裂反应；芳烃除侧链断裂外还发生缩合反应生成稠环芳烃直至焦炭（见），芳香环本身则很难开裂。

烃类在各种不同催化剂作用下发生下列反应：

反应，以硅酸铝为催化剂，主要发生裂化反应。和反应，以铂、镍等金属为催化剂可使芳烃和烯烃加氢成为相应的饱和烃，也可使烷烃脱氢为烯烃或使环烷烃脱氢生成芳烃。

反应，在三氯化铝等催化剂（见）作用下，可使正构烷烃转化为异构烷烃。

反应，用硫酸、氢氟酸为催化剂，可使异构烷烃与烯烃或芳烃与烯烃进行加成反应，生成较大分子的异构烷烃或烷基芳烃。

反应，各种低分子烯烃可用磷酸等催化剂（见）转化为较大分子的烯烃。

反应，在催化剂作用下可使烷烃氧化为醇类、醛类、酮类或羧酸类等化合物。

石油化学的研究始于20世纪初期，以美国和苏联为发源地。美国化学学会于1922年成立石油化学分会一事，可认为是石油化学学科形成的标志。美国石油学会（API）的第6号课题组自1928年开始进行的石油组成研究工作是具有开创性的。此研究工作的结果由F.D.罗西尼等整理汇编为专著《石油中的烃类》。20世纪中叶起，石油加工技术发展迅速，随之石油化学在深度和广度上均有很大进展。研究的对象从汽油、煤油、柴油、润滑油馏分进而至减压渣油；研究的手段从一般的常规方法，更新为以现代物理分析测试为主的方法；研究的领域也从化学组成和转化反应扩展到石油化学品的合成。