Vỉa chứa dầu mỏ (Petroleum reservior) hay vỉa chứa dầu khí là một bể chứa tự nhiên nằm dưới bề mặt lớp vỏ Trái Đất chứa các hợp chất hữu cơ hydrocarbons bên trong những lớp đá trầm tích (rock formations) có độ rỗng (porosity) hoặc có các khe nức (fracture). Vỉa chứa dầu mỏ được phân loại chung thành vỉa truyền thống (conventional) và vỉa phi truyền thống (unconventional reservoirs). Đối với vỉa truyền thống, các hợp chất hữu cơ hydrocarbon diễn ra tự nhiên, như dầu thô (crude oil) hay khí tự nhiên (natural gas) bị bẩy bởi những lớp đá đè lên trên có tính thấm (permeability) thấp hơn, trong khi đó vỉa phi truyền thống, những lớp đá có độ rỗng cao và tính thấm thấp, giữ cho các hợp chất hữu cơ bẫy bên trong, cho nên không cần đá chắn (cap rock). Các vỉa dầu mỏ được tìm thấy bằng phương pháp thăm dò dầu khí hay thăm dò hydrocarbon (hydrocarbon exploration).