Surova nafta, ki pri sobni temperaturi ne teče zlahka, se imenuje težka surova nafta. To se razlikuje od lahke surove nafte, ki zaradi svoje manjše gostote prosto teče pri enakih temperaturah. Surova nafta z gravitacijo ameriškega naftnega inštituta manj kot 20 stopinj je razvrščena kot težka ali ekstra težka surova nafta. Špekulira se, da je skupna količina težke surove nafte po vsem svetu več kot dvakrat večja od bolj tradicionalno uporabljene lahke surove nafte.
Najdišča težke surove nafte pogosto najdemo v bližini katranskega peska ali oljnega peska, ki je mešanica peska, gline, vode in izjemno goste nafte. Občasno se bo izraz “bitumen”, ki je lepljiva, poltrdna, katranu podobna oblika nafte, ki jo najdemo v katranskem pesku, uporabljal izmenično z izjemno težko surovo nafto, ki jo najdemo v takšnih nahajališčih. Nekateri geologi trdijo, da je bitumen le oblika ekstra težke surove nafte, ki je tako gosta, da pri sobni temperaturi sploh ne teče.
Prevoz in rafiniranje težke surove nafte predstavljata večja okoljska tveganja kot prevoz in rafiniranje bolj tradicionalne lahke surove nafte. Težko olje vsebuje več ogljika, skupaj s številnimi drugimi nečistočami, zato med proizvodnjo in med uporabo sprošča več ogljikovega dioksida, ki lahko negativno vpliva na ozonsko plast Zemlje. Proizvodni proces težkega olja lahko ustvari kar trikrat večjo količino ogljikovega dioksida kot proizvodnja lahke nafte.
Z ekonomskega vidika je cena težke surove nafte pogosto nižja od cene lahke surove nafte, ker je delo z njo težje in dražje. Čeprav je težko nafto pogosto najti na veliko manjših globinah kot lahka nafta – lastnost, ki lahko znatno zmanjša stroške pridobivanja – proizvodnja težke surove nafte predstavlja dodatne stroške. Številne tradicionalne metode za transport in pridobivanje lahke surove nafte se izkažejo za neučinkovite pri obvladovanju povečane gostote težke surove nafte, kar zahteva drage infrastrukturne spremembe.
Ker se zlahka dostopna nahajališča lahke surove nafte zmanjšujejo, je proizvodnja težke nafte postala pogostejša. Čeprav ga najdemo v več kot 30 državah, je največja nahajališča v Venezueli blizu reke Orinoco. Ocenjuje se, da imajo ta nahajališča več kot 500 milijard sodčkov nafte, zaradi česar so največja nahajališča obnovljive nafte na svetu.