Ropa naftowa, która nie płynie łatwo w temperaturze pokojowej, nazywana jest ciężką ropą naftową. Różni się to od lekkiej ropy naftowej, która swobodnie przepływa w tych samych temperaturach ze względu na mniejszą gęstość. Ropa naftowa o grawitacji American Petroleum Institute poniżej 20 stopni jest klasyfikowana jako ropa ciężka lub bardzo ciężka. Spekuluje się, że całkowita ilość ciężkiej ropy naftowej na świecie jest ponad dwukrotnie większa niż tradycyjnie używanej lekkiej ropy naftowej.
Złoża ciężkiej ropy naftowej często znajdują się w pobliżu piasków bitumicznych lub piasków roponośnych, które są mieszanką piasku, gliny, wody i bardzo gęstej ropy naftowej. Czasami termin „bitum”, który jest lepką, półstałą, podobną do smoły formą ropy naftowej, występującą w piaskach bitumicznych, będzie używany zamiennie z bardzo ciężką ropą naftową występującą w takich złożach. Niektórzy geolodzy twierdzą, że bitum jest jedynie formą bardzo ciężkiej ropy naftowej, która jest tak gęsta, że w ogóle nie płynie w temperaturze pokojowej.
Transport i rafinacja ciężkiej ropy naftowej stwarza większe ryzyko dla środowiska niż transport i rafinacja bardziej tradycyjnej lekkiej ropy naftowej. Ciężki olej zawiera więcej węgla, a także wiele innych zanieczyszczeń, dzięki czemu uwalnia więcej dwutlenku węgla podczas produkcji i użytkowania, co może negatywnie wpływać na warstwę ozonową Ziemi. Proces produkcji oleju ciężkiego może generować nawet trzykrotnie więcej dwutlenku węgla niż produkcja oleju lekkiego.
Z ekonomicznego punktu widzenia ciężka ropa naftowa jest często wyceniana niżej niż lekka ropa naftowa, ponieważ jest uważana za trudniejszą i droższą w obróbce. Chociaż olej ciężki często można znaleźć na znacznie płytszych głębokościach niż ropa lekka — cecha, która może znacznie obniżyć koszty wydobycia — produkcja ciężkiej ropy naftowej wiąże się z dodatkowymi kosztami. Wiele tradycyjnych metod stosowanych w transporcie i wydobyciu lekkiej ropy naftowej okazuje się nieskutecznych w przypadku zwiększonej gęstości ciężkiej ropy, co wymaga kosztownych zmian w infrastrukturze.
W miarę zmniejszania się łatwo dostępnych złóż lekkiej ropy naftowej, produkcja ropy ciężkiej stała się bardziej powszechna. Chociaż występuje w ponad 30 krajach, największe złoża można znaleźć w Wenezueli w pobliżu rzeki Orinoko. Szacuje się, że złoża te mieszczą ponad 500 miliardów baryłek ropy, co czyni je największymi złożami wydobywalnej ropy na świecie.