Distilliation de brut : Il s'agit du cœur de la raffinerie. Cette unité est le pilier central de la raffinerie puisque le pétrole brut est raffiné dans cette unité. Il s'agit aussi de la première étape du raffinage. Il existe plusieurs types d'unité de distillation de brut comme une unité de distillation de brut atmosphérique ou comme aussi une unité de distillation de brut sous-vide et plus encore.
Craqueur catalytique : Cette unité permet aux produits plus lourds de devenir des produits plus utiles par séparation moléculaire. Pour ce fait, il faut avoir une température très élevée pour faire une telle séparation.
Craqueur catalytique fluide : La séparation des molécules se fait avec une pression réduite et à une température de 520 degrés Celsius au moyen d’un catalyseur à base de zéolithe.
Hydrocraqueur : unité qui fonctionne à une haute pression à 425 degrés Celsius. Cette unité est composée de deux réacteurs catalytiques en série afin d’alléger la solidité du liquide. C’est aussi une unité qui permet de réduire la teneur en soufre dans les produits. Elle permet d’éliminer les impuretés et l’azote dans les essences.
Alkylation : unité qui fait le processus inverse de l’unité de craquage catalytique. Elle rend les substances légères plus solides comme l’isobutane et le butylène en un meilleur mélange pour l’essence.
Polymérisateur : procédé par lequel les molécules légères subissent une réaction spéciale pour former plusieurs molécules dans la fabrication de l’essence et comme charge d’alimentation pour la production de nonènes.
Cokéfaction (cokeur) : procédé de raffinage dans lequel la houille se transforme en coke. L’unité de cokéfaction se nomme cokeur. Ce cokeur crée du charbon pour les centrales thermiques. La plupart des raffineries canadienne ont une telle unité. Petro-Canada projette de construire une unité de cokéfaction à Pointe aux Trembles.
Reformeur catalytique : transformation du naphta en un produit à un haut indice d’octane. C’est un produit pour les unités pétrochimiques et pour le mélange d’essences. Il y a là la conversion des essences de la raffinerie.
Craqueur thermique : La haute température permet de séparer les molécules de l’essence et du gazole.
Désulfurateur d'essence ou de diesel : Depuis ces derniers temps, au Canada, il est obligatoire d'avoir dans une raffinerie une unité qui assure la diminution de la teneur en soufre des produits de la raffinerie pour respecter les nouvelles normes fédérales.