Litolojik analiz, kayaların ve bunların bileşimlerinin, yapılarının ve diğer özelliklerinin incelenmesi anlamına gelir. Litolojik analizin bazı yaygın uygulamaları şunlardır: Potansiyel hidrokarbon içeren rezervuarların belirlenmesi. Hidrokarbonların bir rezervuar içindeki dağılımını ve litolojiyle ilişkisini anlamak. Yeraltının litolojik özelliklerine dayanarak belirli bir alanda hidrokarbon bulma olasılığının tahmin edilmesi. Rezervuar kayalarının litolojisine ve özelliklerine dayalı olarak gelişmiş petrol kazanımı (EOR) veya diğer ikincil kazanım yöntemleri potansiyeli olan alanların belirlenmesi. Yeraltının litolojik özelliklerine göre arama ve üretim faaliyetleri için risk ve potansiyel yatırım getirisinin değerlendirilmesi. Ayrıca, litoloji, taşların ve kayaçların fiziksel yapısını, kimyasal özelliklerini ve dokularını inceleyerek, bu nesnelerin ömürleri ve hangi aşamalardan geçtikleri hakkında bilgi sahibi olmayı hedefleyen bir bilim dalıdır.