비전통석유는 지질학적 특성이나 유동성 문제로 인해 기존의 일반적인 수직 시추 방식으로 채굴하기 어려운 석유 자원을 통칭하는 용어이다. 전통적인 석유가 지하의 저류층에 모여 있어 시추공을 설치하면 자압에 의해 분출되거나 펌프질로 쉽게 추출되는 것과 달리, 비전통석유는 특수한 기술적 공법을 동원해야 채굴이 가능하다.
비전통석유의 주요 종류로는 셰일오일(Shale Oil), 오일샌드(Oil Sands), 초중질유(Extra-Heavy Oil), 타이트오일(Tight Oil) 등이 있다. 셰일오일은 진흙이 쌓여 굳은 암석층인 셰일층 내에 미세하게 분포된 석유이며, 오일샌드는 점성이 매우 높은 원유가 모래나 점토와 섞여 있는 형태를 말한다. 이러한 자원들은 수평 시추와 수압 파쇄법(Hydraulic Fracturing), 혹은 고온의 증기를 주입하여 점성을 낮추는 방식 등을 통해 추출된다.
비전통석유는 전 세계적으로 매장량이 방대하여 전통석유의 고갈 가능성에 대비한 대체 자원으로 주목받아 왔다. 특히 2000년대 후반 이후 시추 기술의 비약적인 발전으로 생산 원가가 절감되면서 에너지 시장의 수급 구조에 큰 변화를 가져왔다.
다만, 비전통석유는 추출 과정에서 전통석유보다 더 많은 에너지와 물을 사용하며, 화학물질 사용으로 인한 수질 오염이나 지반 약화 등의 환경적 문제가 발생할 가능성이 지적된다. 또한 생산 비용이 상대적으로 높아 국제 유가의 등락에 따라 경제적 수익성이 민감하게 반응하는 특성을 지니고 있다.