油には植物油・動物油・鉱物油がありますが、土壌・地下水汚染の分野で「油汚染」と言う場合は、主に石油系炭化水素（鉱物油）による汚染を指します。石油系炭化水素はガソリン、灯油、軽油、重油などの石油製品の主成分であり、複数の化学物質が混在する混合物です。揮発しやすい成分は地下水へ移動・溶解し、重質な成分は土壌中に長く残留するなど、環境中で複雑な挙動を示します。また、ベンゼンなどの有害な芳香族炭化水素を含むこともあり、油汚染は健康・環境リスクの面で重要な問題とされています。バイオレメディエーションでは、微生物がこれらの炭化水素を水や二酸化炭素へ分解する働きを利用し、油汚染を低コストかつ環境負荷の少ない方法で浄化できます。