Bitumen, dichte, zeer viskeuze, op aardolie gebaseerde koolwaterstof die wordt gevonden in afzettingen zoals oliezanden en pekmeren (natuurlijk bitumen) of wordt verkregen als residu van de destillatie van ruwe olie (geraffineerd bitumen). In sommige gebieden, vooral in de Verenigde Staten, wordt bitumen vaak asfalt genoemd, hoewel die naam bijna universeel gebruikt wordt voor het wegverhardingsmateriaal dat gemaakt wordt van een mengsel van grind, zand en andere vulstoffen in een bitumineus bindmiddel. Bitumen wordt ook vaak teer of pek genoemd – hoewel teer eigenlijk een bijproduct is van de carbonisatie van steenkool en pek eigenlijk wordt verkregen door de destillatie van steenkoolteer.
Bitumen wordt door de U.S. Geological Survey gedefinieerd als een extra zware olie met een API-zwaartekracht van minder dan 10° en een viscositeit van meer dan 10.000 centipoise. Bij de temperaturen die normaal voorkomen in natuurlijke afzettingen vloeit bitumen niet; om door een pijpleiding te worden vervoerd, moet het worden verwarmd en, in sommige gevallen, verdund met een lichtere olie. Het dankt zijn dichtheid en viscositeit aan zijn chemische samenstelling – hoofdzakelijk grote koolwaterstofmoleculen bekend als asfaltenen en harsen, die aanwezig zijn in lichtere oliën maar sterk geconcentreerd zijn in bitumen. Bovendien bevat bitumen vaak een hoog gehalte aan metalen, zoals nikkel en vanadium, en niet-metaalhoudende anorganische elementen, zoals stikstof, zuurstof en zwavel. Afhankelijk van het gebruik dat van bitumen wordt gemaakt, kunnen deze elementen verontreinigingen zijn die uit het eindproduct moeten worden verwijderd. Verreweg het meeste geraffineerde bitumen wordt gebruikt in bestratingsasfalt en dakpannen, evenals een grote hoeveelheid natuurlijk bitumen. Het grootste deel van het bitumen dat uit Canada’s oliezanden wordt gewonnen, wordt echter opgewerkt tot synthetische ruwe olie en naar raffinaderijen gestuurd voor omzetting in een volledig gamma van aardolieproducten, waaronder benzine.