Een aardolieraffinaderij (gewoonlijk olieraffinaderij genoemd[1]) is een installatie voor de raffinage van aardolie tot bruikbare producten.
Ruwe aardolie wordt door raffinage gescheiden in een aantal verschillende bestanddelen (fracties) met oplopend molecuulgewicht. Dit geschiedt door een bijzondere vorm van destillatie, die fractionatie wordt genoemd. Ook worden onzuiverheden uit de aardolie verwijderd. De hierbij ontstane producten dienen hetzij als brandstof, hetzij als basisgrondstof voor tal van producten (petrochemie), hetzij als smeermiddel of als grondstof voor de wegenbouw of dakbedekking.