Las arenas bituminosas son una mezcla hecha de arena y un líquido orgánico conocido como betún. El petróleo que se encuentra en la arena bituminosa es pegajoso, negro y viscoso. Muchos países de todo el mundo tienen grandes depósitos del material, sobre todo Canadá y Venezuela. Con el uso continuo de petróleo en todo el mundo, la necesidad de nuevas fuentes de petróleo ha creado una fuerte demanda de extracción de arena bituminosa. Hasta el siglo XXI, el costo de extraer el petróleo de la porción de arena superó la rentabilidad, pero a medida que el precio por barril aumentó drásticamente en la primera parte del siglo, también lo hizo la expansión de la extracción de arena petrolífera.
A diferencia de los pozos petrolíferos tradicionales, la extracción de arenas petrolíferas es un proceso mucho más costoso y que requiere más tiempo. El petróleo crudo generalmente fluirá del suelo bajo su propia presión; sin embargo, las arenas bituminosas no contienen la misma presión y viscosidad, por lo que deben emplearse otros métodos. La práctica más común para la extracción de arenas bituminosas es a través de la minería a cielo abierto o un proceso conocido como in situ, que calienta las arenas bituminosas utilizando vapor o aire caliente. Además, se debe utilizar un método de hidroprocesamiento para purificar el petróleo antes de enviarlo a la refinería.
Se cree que los seres humanos explotaron las arenas petrolíferas desde la época neandertal, hace aproximadamente 40,000 años. La evidencia arqueológica apunta a su uso en la construcción de herramientas y estructuras en la antigua Siria y Egipto. El proceso para separar el aceite de la arena se perfeccionó en Francia en 1742, según el Museo del Petróleo de Francia. Este proceso utilizó un método de separación de vapor para eliminar los hidrocarburos, que luego podrían aprovecharse como combustible. Hoy en día, el petróleo derivado de las arenas bituminosas se ve comúnmente en la producción de aceites sintéticos.
El nivel de potencial de la extracción de arenas petrolíferas en todo el mundo es inmenso. Canadá y Venezuela tienen el equivalente a todo el petróleo crudo del mundo, con solo los depósitos de arena petrolífera de cada nación. Otras áreas, como Estados Unidos, Rusia y Medio Oriente también tienen vastas reservas de arenas petrolíferas. A medida que los proveedores tradicionales de petróleo crudo, como Arabia Saudita, agotan el resto de sus reservas, se prevé que las arenas petrolíferas continúen suministrando al mundo suficiente petróleo para compensar la pérdida de fuentes tradicionales durante décadas.