长距离输油管道由输油站和线路两大部分及辅助系统设备设施组成。输油管道起点为输油站，也称首站，主要任务是收集原油或石油产品，经计量后向下一站输送。首站主要由油罐区、输油泵房、加热系统（加热输送时设置）和油品计量装置等组成。输油泵从油罐汲取油品经加压（有的也经加热）、计量后输入干线管道。

油品沿着管道向前流动，压力不断下降，需要在沿途设置中间输油泵站继续加压，直至将油品送到终点。为了继续加热，则设置中间加热站。加热站与输油泵站设在一起的，称为热泵站。原油管道运行一段时间后，因管道内壁结蜡等原因造成运行摩阻增大，需要定期进行清管，提高管输效率。

输油管道的终点称为末站，它可能是长距离输油管道的转运油库，也可能是其他企业的附属油库。末站的任务是接受来油和向用油单位供油。

为了满足沿线地区用油，可在中间输油站或中间阀室分输一部分油品，也可在中途接受附近油田来油，汇集于中间输油站或干线，输往终点。

长距离输油管道的线路部分包括管道本身，沿线阀室，通过河流、公路、山谷的穿（跨）越，阴极保护设施，以及沿线的通信和自控线路等。