與常規原油相比，重油瀝青的元素組成特點是氫含量低，氫碳比低，大多在1.7以下。勝利油區除孤島、八面河、草橋原油外，硫含量普遍較低，小於1%(表12-4)。委內瑞拉、加拿大和伊拉克重油瀝青中的硫含量明顯較高，大多數都含有3%以上的硫，其中伊拉克Kajala重油瀝青中的硫含量高達8.4%(表12-5)。至於氮含量，在國內是比較高的。
表12-4中國重油元素組成
表12-5國外重油和瀝青的化學成分
中國的重油瀝青和常規原油壹樣，含鎳多，含釩少(表12-6)。遼河高盛重油瀝青的鎳含量最高，達到122.5μg/g，其余大部分都是幾十微克/g..釩含量很低，壹般只有1μg/g左右，所以鎳和釩的質量比大於1。這與國外重油瀝青正好相反。它們的特點是鎳少釩多，釩含量多為每克幾百微克。其中，乳香重油瀝青的釩含量高達1220μg/g，鎳與釩的質量比壹般小於1。有學者將鎳和釩的質量比作為地球化學指標，認為鎳和釩的質量比大於1的原油為陸相油，鎳和釩的質量比小於1的原油為海相油。可見中國的重油瀝青是陸源的。此外，必須指出，我國部分重油瀝青中鈣含量較高，對進壹步加工有不利影響，往往需要采取措施去除。
表12-6中國重油中微量元素含量
表12-7中國重油中蠟、膠質和庚烷瀝青質的含量和酸值
①吸附法。
從表12-7和表12-5也可以看出，中國重油瀝青的膠質含量明顯低於國外重油瀝青。庚烷瀝青質含量的差異甚至更大。中國重油瀝青中庚烷瀝青質含量壹般小於1%，最多只有2%，而委內瑞拉和加拿大重油瀝青中庚烷瀝青質含量大多在10%左右，伊拉克Kajala重油瀝青中庚烷瀝青質含量高達20.4%。
由於大部分重油瀝青屬於環烷基和環烷基-中間組，其含蠟量壹般不高，但酸值相對較高，說明富含以環烷酸為主的石油酸。
中國重油瀝青的化學組成與國外明顯不同。與大多數常規原油相似，中國重油瀝青的化學組成具有低硫含量、高氮含量、高鎳含量、低釩含量和低庚烷瀝青質含量的特征。