Nó không có định nghĩa rõ ràng về mặt địa chất hoặc công thức hóa học xác định, và cũng không phải lúc nào cũng có ranh giới riêng biệt. Các đá phiến dầu khác nhau về thành phần khoáng vật, tuổi, kiểu kerogen và môi trường lắng đọng. Đá phiến dầu khác với đá bitum (cát dầu và đá chứa dầu), than humic và đá phiến sét carbonat. Trong khi cát dầu được tạo ra từ phân rã sinh học của dầu, thì yếu tố nhiệt độ và áp suất chưa chuyển đổi kerogen trong đá phiến dầu thành dầu hỏa.Đá phiến dầu chứa tỷ lệ chất hữu cơ thấp hơn trong than đá. Trong đá phiến dầu thương mại, tỷ lệ vật chất hữu cơ so với các khoáng vật khác nằm trong khoảng 0,75:5 và 1,5:5. Ở cùng một thời điểm, vật chất hữu cơ trong đá phiến dầu có tỷ lệ hydro/carbon (H/C) thấp hơn trong dầu thô khoảng 1,2 đến 1,8 lần và cao hơn trong than đá khoảng 1,5 đến 3 lần. Thành phần hữu cơ của đá phiến dầu được phân chia theo tổ hợp của sinh vật như xác của tảo, bào tử, phấn hoa, thực vật lớp cutin và các mảnh vụn của cây thân thảo và cây thân gỗ, và các tế bào của các thực vật trên cạn và dưới nước.
Nó không có định nghĩa rõ ràng về mặt địa chất hoặc công thức hóa học xác định, và cũng không phải lúc nào cũng có ranh giới riêng biệt. Trong đá phiến dầu thương mại, tỷ lệ vật chất hữu cơ so với các khoáng vật khác nằm trong khoảng 0,75:5 và 1,5:5.