石油钻井的专用机械设备称为石油钻机。当今世界各国广泛采用旋转钻井方法，要求钻机有一套可旋转、提升井下钻具，并维持钻井液循环的设备。现代石油钻机主要包括：提升（绞车）、旋转（转盘）、循环（钻井泵）三个主要系统。此外，还要有动力（大马力柴油机组）、发电（柴油发电机组）、传动（减速箱、变矩器）、控制（空气压缩机、气瓶、气开关等）和油气水等辅助设施，以及钻井液循环系统、钻井井控装置和固控装置等。石油钻机大都在平原、山地、沙漠、沼泽、海洋工作，自然环境条件恶劣（风、沙、雨、雪等），又需不断流动搬迁，要有很强的适应能力和高度的运移搬迁性能。
近年来，我国自行研制的ZJ-70D型钻机是以柴油发电机组作为动力机，采用可控硅—直流电动机驱动的石油钻机，钻井深度（使用φ114mm钻杆）为7000米，最大提升重量450吨，绞车额定功率1470千瓦，配备两台总功率为2352千瓦的钻井泵，井架底座高度达到9米，钻机井架为低位（地面）安装，利用绞车自身动力整体起立井架，钻机的设计、制造和性能指标均已达到当今的国际水平。目前，世界上最大的石油钻机为美国制造的超深井电驱动钻机，理论钻井深度可达16000米，最大提升重量为1000吨以上。