对煤焦油进行的深度加工，从而生产出更多的下游产品的工艺称为“煤焦油深加工”。
煤焦油中有机化合物估计有一万种以上，已被鉴定的约有五百多种。煤焦油化学组成特点是：1.主要是芳香族化合物，而且大多数是两个环以上的稠环芳香族化合物，而烷烃、烯烃和环烷烃化合物很少；2.还有杂环的含氧、含氮和含硫化合物；3.含氧化合物如呈弱酸性的酚类以及中性的古马隆、氧芴等；4.含氮化合物，主要包括弱碱性的吡吩、喹啉及它们的衍生物，还有吡咯类如吲哚、咔唑等；5.含硫化合物是噻吩、硫酚、硫杂茚等；6.煤焦油中各种烃的烷基化合物数量甚少，而且它们的含量随着分子中环数增加而减少。
煤焦油深加工有以下几种方法：
第一，脱水脱渣。先将中低温煤焦油的轻油加温到30-50度左右，通过脱水处理，并滤除煤灰和杂质；
第二，脱盐。因为这里所指的盐主要是铵盐和酚盐，燃油的氧化和它们有很大的关系，并且酚是有毒有害物质，在人们进行生产的时候容易引起身体的不良反应；
第三，脱除沥青渣油。如果沥青渣油不脱除，容易引起燃油喷嘴的堵塞和滤网的堵塞，并对管道和橡胶垫构成腐蚀。
目前有些供油商采取简单的方法将煤焦油稀释，盲目的供给用油单位，导致出现了很多问题。通过以上的方法使煤焦油色度、杂质、气味得到了初步的处理，从而达到了最基本的燃料油的要求。
