Bitumen kommt so in dem Porenraum einiger Sedimentgesteine (primär etwa in Schwarztonsteinen wie dem Kupferschiefer) vor. Zudem gibt es natürliche Asphaltseen mit einem nennenswerten Anteil an Bitumen. Der größte natürliche Asphaltsee ist der „Pitch Lake“ auf der Karibikinsel Trinidad. Des Weiteren kommt Bitumen auch in sogenannten Ölsanden gemischt mit Sand und Wasser vor. Die größten Ölsandvorkommen liegen in Kanada, zum Beispiel die Athabasca-Ölsande, und in Venezuela.