Naast conventionele olie is er ook onconventionele olie. De winning van de olie opgeslagen in schalies is nog in een experimentele fase. Schalie is een verharde klei, ook wel kleisteen genoemd.
De schalies waar genoeg organisch materiaal in zit worden olieschalies (Engelse term: oil shales) genoemd (zie ook: schaliegas). Het winnen van deze olie brengt hoge productiekosten en milieuschade met zich mee.
De totale hoeveelheid olie in olieschalies in Noord-Amerika werd in 2008 geschat op 2100 miljard vaten (bijna tweemaal zoveel als de destijds bewezen wereldreserve aan winbare olie). Naar verwachting zal winning uit deze olieschalievelden niet eerder kunnen plaatsvinden dan 2015.
Een andere soort onconventionele olie is de olie in de Canadese teerzanden. Er wordt geschat dat uit deze teerzanden minstens 1 biljoen (1000 miljard) vaten geproduceerd kunnen worden.
Ook deze winning zal echter moeizaam zijn, want de teerzanden bevatten slechts enkele procenten kerogeen die tot aardolie kunnen worden getransformeerd.