При переработке нефти в атмосферу поступают углеводороды, диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота.
При производстве образуется значительное количество сточных вод, насыщенных нефтепродуктами, различными взвешенными веществами, сульфатами, сульфидами, хлоридами, щелочами, едким натром, фенолами, сернокислым аммонием (в ряде процессов). Накопленный в результате очистки стоков нефтешлам, а также нефтешлам от других технологических процессов является весомым загрязнителем почвенного покрова. В настоящее время существует ряд технологий переработки нефтешлама, которые помогут снизить его воздействие на окружающую среду. Переработанный нефтешлам используют в качестве топлива, строительных материалов (например, при строительстве дорог), для рекультивации земель и т. п.