Sirova nafta koja ne teče lako na sobnoj temperaturi naziva se teška sirova nafta. To se razlikuje od lake sirove nafte, koja slobodno teče na istim temperaturama zbog svoje manje gustoće. Sirova nafta s gravitacijom američkog instituta za naftu manjom od 20 stupnjeva klasificira se kao teška sirova nafta ili ekstra teška sirova nafta. Nagađa se da je ukupna količina teške sirove nafte u svijetu više nego dvostruko veća od tradicionalno korištene lake sirove nafte.
Naslage teške sirove nafte često se nalaze u blizini katranskog pijeska ili uljnog pijeska, koji je mješavina pijeska, gline, vode i iznimno guste nafte. Povremeno će se izraz “bitumen”, koji je ljepljivi, polukruti, katranski oblik nafte koji se nalazi u katranskom pijesku, koristiti naizmjenično s ekstra teškom sirovom naftom koja se nalazi u takvim naslagama. Neki geolozi tvrde da je bitumen samo oblik ekstra teške sirove nafte koja je toliko gusta da uopće ne teče na sobnoj temperaturi.
Prijevoz i rafiniranje teške sirove nafte predstavlja veći rizik za okoliš od transporta i rafiniranja tradicionalnije lake sirove nafte. Teška nafta sadrži više ugljika, uz mnoge druge nečistoće, pa ispušta više ugljičnog dioksida tijekom proizvodnje i tijekom korištenja, što može negativno utjecati na ozonski omotač Zemlje. Proces proizvodnje teške nafte može proizvesti čak tri puta veću količinu ugljičnog dioksida od proizvodnje lake nafte.
Ekonomski, teška sirova nafta često ima nižu cijenu od lake sirove nafte jer se s njom smatra težim i skupljom za rad. Iako se teška nafta često može naći na daleko manjim dubinama od lake nafte – osobina koja može značajno smanjiti troškove vađenja – proizvodnja teške sirove nafte predstavlja dodatne troškove. Mnoge od postojećih tradicionalnih metoda za transport i vađenje lake sirove nafte pokazale su se neučinkovitima kada se radi o povećanoj gustoći teške sirove nafte, što zahtijeva skupe izmjene infrastrukture.
Kako se lako dostupna nalazišta lake sirove nafte smanjuju, proizvodnja teške nafte postala je češća. Iako se nalazi u više od 30 zemalja, najveća ležišta mogu se naći u Venezueli u blizini rijeke Orinoco. Procjenjuje se da ta ležišta sadrže više od 500 milijardi barela nafte, što ih čini najvećim nalazištima nafte koja se može iskoristiti na svijetu.