Een moedergesteente (Engels: source rock) is in de petroleumgeologie het gesteente dat het oorspronkelijke organisch materiaal heeft geleverd voor een aardolie- of aardgasreservoir. Het is een fijnkorrelig sedimentair gesteente (meestal schalie) dat door begraving en zodoende verhoogde druk en temperatuur olie en gas kan vormen.
Zo is bijvoorbeeld in Nederland de steenkool van de Limburg Groep het moedergesteente van het aardgasveld van Slochteren en de Posidonia Schalie is het moedergesteente van de aardolievelden in het West-Nederlands Bekken.