Taloženje i očuvanje organske tvari u sedimentima, kao i njezina kasnija pretvorba kroz procese dijageneze, katageneze i metageneze, su ključni faktori za generiranje ugljikovodika. S obzirom da se ležišta ugljikovodika znaju nalaziti na mjestima koja su udaljena od matičnih stijena, istraživanja naftnogeoloških sustava bave se i aspektom migracije ugljikovodika, pri čemu razlikujemo primarnu i sekundarnu migraciju. Rezultati istraživanja koja su provedena u posljednih desetak godina pokazuju da se ugljikovodici mogu nalaziti na značajno većim dubinama od onih do koje se sve do nedavno razmatralo (dotadašnja pretpostavka da se ugljikovodici ne mogu nalaziti na većim dubinama bazirala se na pretpostavkama vezanima za maturaciju matičnih stijena, odnosno p/t uvjete u intervalu „naftnog prozora“). Dubokim ležištima se smatraju ona na dubinama većim od 4500 m, a ultradubokim ona na dubinama većim od 6000 m. Zbog svoje globalne rasprostranjenosti i povezanosti s plitkim do srednje dubokim ležištima, imaju veliki potencijal. Najveće količine ugljikovodika u dubokim i ultradubokim ležištima se nalaze na području Sjeverne Amerike i Bliskog istoka. Velika ležišta su nađena u Meksičkom zaljevu, Arapskom bazenu i Istočnom venecuelskom bazenu. Kina je uložila veliki trud u istraživanju takvih ležišta, prvenstveno u bazenima Sichuan i Tarim. Na području Brazila provedena su istraživanja unutar Santos bazena koji je karakteriziran kristaliziranim slojem soli kao nepropusnom barijerom. Na području Republike Hrvatske od dubokih ležišta bitno je ležište plina i plinskog kondenzata Molve.