Țițeiul care nu curge ușor la temperatura camerei se numește țiței grele. Acesta diferă de țițeiul ușor, care curge liber la aceleași temperaturi datorită densității sale mai mici. Țițeiul cu o gravitate a Institutului American de Petrol de mai puțin de 20 de grade este clasificat fie ca țiței grele, fie țiței extragrei. Se speculează că cantitatea totală de țiței grele la nivel mondial este mai mult decât dublu față de țițeiul ușor utilizat în mod tradițional.
Depozitele de țiței grele se găsesc adesea în apropierea nisipurilor bituminoase sau nisipurilor petroliere, care sunt amestecuri de nisip, argilă, apă și petrol extrem de dens. Ocazional, termenul „bitum”, care este forma lipicioasă, semi-solidă, asemănătoare gudronului, găsită în nisipurile bituminoase, va fi folosit interschimbabil cu țițeiul extragreu găsit în astfel de depozite. Unii geologi susțin că bitumul este doar o formă de țiței extragre care este atât de dens încât nu curge deloc la temperatura camerei.
Transportul și rafinarea țițeiului greu prezintă riscuri de mediu mai mari decât transportul și rafinarea țițeiului ușor mai tradițional. Uleiul greu conține mai mult carbon, împreună cu multe alte impurități, astfel încât eliberează mai mult dioxid de carbon în timpul producției și în timpul utilizării, ceea ce poate afecta negativ stratul de ozon al Pământului. Procesul de producție a petrolului greu poate genera de trei ori cantitatea de dioxid de carbon pe care o generează producția de petrol ușor.
Din punct de vedere economic, țițeiul greu are adesea un preț mai mic decât țițeiul ușor, deoarece este considerat mai dificil și mai scump de lucrat. Deși petrolul greu poate fi găsit adesea la adâncimi mult mai mici decât petrolul ușor – o trăsătură care poate reduce semnificativ costul de extracție – producția de țiței grele prezintă cheltuieli suplimentare. Multe dintre metodele tradiționale existente pentru transportul și extracția țițeiului ușor se dovedesc ineficiente atunci când se confruntă cu densitatea crescută a țițeiului greu, necesitând modificări costisitoare ale infrastructurii.
Pe măsură ce zăcămintele ușor accesibile de țiței ușor se reduc, producția de petrol greu a devenit mai comună. Deși se găsește în peste 30 de țări, cele mai mari zăcăminte pot fi găsite în Venezuela, lângă râul Orinoco. Se estimează că aceste zăcăminte dețin peste 500 de miliarde de barili de petrol, ceea ce le face cele mai mari zăcăminte de petrol recuperabil din lume.