Нафту, що видобувається на промислах з-під Землі, ніколи відразу не закачують в нафтопровід. Часто її називають навіть не нафтою, а лише продукцією нафтових свердловин, оскільки ця «продукція» містить тверді частинки породи, пластову воду, газ, що виділився з рідини, солі, сірку і інші домішки і речовини. Присутність цих домішок в потоці рідини в трубопроводі швидко вивело б його з ладу, тому нафту з резервуарів збірних пунктів нафтових промислів направляють спочатку в спеціальні установки підготовки нафти до транспорту (абревіатура «УПН»).
В установках підготовки нафти до транспорту з нафти спочатку відбираються і відводяться в спеціальні резервуари великі скупчення газу. Потім така нафту проходить через гравітаційні сепаратори, в яких вона очищається від механічних домішок і від більш дрібних газових включень.
Очищення нафти від механічних домішок найчастіше виробляють шляхом різкого зменшення швидкості течії нафти в вертикальних трубах, що мають великий діаметр. В результаті зменшення швидкості нафти більш важкі частинки механічних домішок під дією сили тяжіння осідають вниз, а бульбашки газу спливають вгору. Далі очищену нафту обессолівают. Для цього її спочатку змішують з прісною водою, яка вбирає в себе солі, а потім зневоднюють шляхом використання серії спеціальних процесів (термічних, електричних, фізико-хімічних і т.п.). І тільки потім нафту, очищену від механічних домішок, газу, води, солей і сірки через вузли обліку подають в резервуари головний нафтоперекачувальної станції для подальшого транспортування по нафтопроводу.
Нафтоперекачечні станції призначені для створення в трубопроводі тиску, необхідного для транспортування нафти із заданою швидкістю. Призначення кожної станції - забрати нафту з області низького тиску (перед станцією) і примусовим чином перевести в область високого тиску (після станції). Цю роботу виконують пристрої НПС, звані насосами. Природно, зробити це можна, тільки витрачаючи енергію зовнішніх джерел (наприклад, електроенергію, приводить в дію насоси). На рис. 3 показані головний нафтоперегонну станцію (абревіатура «ГНПС»), що знаходиться на початку нафтопроводу, і проміжні нафтоперекачечні станції (абревіатура «ППС»), розставлені по трасі нафтопроводу через певні проміжки. Дистанції між послідовними НПС визначаються витратою нафти (тобто кількістю нафти, що прокачується в одиницю часу), її фізичними властивостями, перш за все, в'язкістю, діаметром нафтопроводу, профілем трубопроводу, характеристиками використовуваних насосів і рядом інших факторів. У загальному випадку можна сказати, що створюється НПС тиску повинно вистачити для транспортування нафти з заданим витратою до наступної НПС.
Проміжні НПС підвищують тиск в потоці нафти, що транспортується, що надходить з попередніх ділянок, роблячи його достатнім для просування нафти до наступної НПС. І так до кінцевого пункту за все нафтопроводу.
Закінчується нафтопровід резервуарним парком нафтопереробного заводу (абревіатура «НПЗ») або перевалочною нафтобазою, з якої відбувається перевалка (відвантаження) нафти на залізницю або її налив в танки річкових або морських суден. Цими судами нафту відправляється або на інші НПЗ, або на експорт.
Об'єкти, що входять до складу головних і проміжних нафтоперекачувальних станцій можна умовно поділити на дві групи: першу - об'єкти основного (технологічного) призначення, і другу - об'єкти допоміжного та підсобно-господарського призначення.
До об'єктів першої групи відносяться: резервуарний парк (абревіатура «РП»), підпірна насосна, вузол обліку нафти з фільтрами-грязеуловітелей, магістральна насосна, вузол регулювання тиску і вузли з запобіжними пристроями, камери пуску і прийому очисних пристроїв, технологічні трубопроводи з запірною арматурою (засувками). До об'єктів другої групи відносяться: знижує трансформаторна, комплекс водопостачання, споруди відведення промислових і побутових стоків, інженерно-лабораторний корпус, вузол зв'язку, механічні та ремонтні майстерні, пожежне депо, гараж, складські приміщення і т.п.
На головних нафтоперекачувальних станціях здійснюються такі технологічні операції: прийом і облік нафти, короткострокове зберігання нафти в резервуарах, внутрішньостанційні перекачування (з резервуара в резервуар), закачування нафти в магістральний нафтопровід, пуск в трубопровід засобів очищення і діагностики (абревіатура «СОД»).
Проміжні нафтоперекачечні станції здійснюють підвищення тиску в потоці нафти від тиску всмоктування на вході в НПС до тиску нагнітання на виході з неї з метою подальшої перекачки. При роботі ППС в режимі «з насоса - в насос» (тобто в режимі, при якому кінець попереднього ділянки нафтопроводу підключений безпосередньо до лінії всмоктування насосів наступної НПС) проміжні нафтоперекачечні станції не мають резервуарних парків; в інших випадках, коли перекачування ведеться через резервуари, такі парки на ППС є. На ППС встановлюють також системи регулювання тиску і системи захисту трубопроводу від гідравлічних ударів (тобто від стрибкоподібних підвищень тиску в результаті різкого гальмування або прискорення стовпа рідини).
Як правило, магістральні нафтопроводи розбивають на технологічні або експлуатаційні дільниці з протяжністю 400-600 км. Кожна така ділянка складається з 3-5 перегонів, поділюваних НПС, які працюють в режимі «з насоса - в насос». Іншими словами, все перегони технологічного ділянки гідравлічно пов'язані один з одним (аварія на якомусь одному перегоні нафтопроводу тягне за собою зупинку всієї ділянки). У той же час сусідні технологічні ділянки з'єднують один з одним через резервуарні парки, так що протягом деякого часу кожен експлуатаційна дільниця може працювати незалежно від інших, закінчуючи нафту в трубопровід за рахунок запасів, наявних в його резервуарному парку. Це підвищує надійність роботи всього нафтопроводу в цілому.