Diesel wird wie Benzin aus Erdöl hergestellt. Es fällt bei der Destillation von Rohöl als sogenanntes Mitteldestillat an. Diesel ist ein Gemisch aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen und ist in der Zusammensetzung Heizöl sehr ähnlich. Hauptbestandteile sind Alkane, Cycloalkane und Kohlenwasserstoffe mit ca. 9 bis 18 C-Atomen pro Molekül und Siedepunkten zwischen 170 und 390 °C.
Die Inhaltsstoffe und Eigenschaften von Dieselkraftstoff werden in der Norm DIN EN 590 festgelegt. Zahlreiche chemisch-physikalische Messungen sind dort vorgeschrieben, um die Qualität von Dieselkraftstoff zu gewährleisten. Diesel muss frei von jeglichen Säuren und festen Fremdstoffen sein. Bei Raumtemperatur sollte Diesel klar und ohne Trübung aussehen.
Kraftstoffe werden stetig verbessert: Bei der Produktion von Diesel in den Raffinerien wird auf das gute Zünd- und Brennverhalten, auf Fließeigenschaften und Kälteverhalten geachtet.