Tinh dầu được gọi là “tinh chất” vì chúng đến từ tinh hoa của một loài thực vật. Chúng là các phân đoạn của các phân tử gọi là terpenes—còn được biết đến như hydrocarbon—là những chất mang lại mùi hương cho cây. Nhiều loại tinh dầu cũng chứa terpenoid, là những hóa chất cũng ảnh hưởng đến mùi hương, màu sắc, và hương vị của cây, và phenylpropanoid, giúp bảo vệ cây khỏi tia cực tím và các sinh vật ăn cây, đồng thời hỗ trợ thu hút các loài thụ phấn (như ong và bướm) nhờ mùi hương và sắc tố. Cách cây tỏa hương có thể giúp bảo vệ nó khỏi các loài gây hại trong khi thu hút những loài thụ phấn bằng cách phát tán mùi vào không khí vào thời điểm ấm nhất trong ngày trong mùa sinh trưởng. Đây là một trong những lý do khiến hoa có mùi thơm quyến rũ vào mùa xuân và đầu mùa hè. Một số loài cây tỏa hương vào ban đêm để thu hút bướm đêm và dơi, những loài cũng đóng vai trò là thụ phấn.
Cây lưu trữ tinh dầu trong các cấu trúc khác nhau trên cơ thể, bao gồm các tuyến, ống dẫn, và khoang từ đó chúng có thể tiết ra chất lỏng dưới dạng các giọt siêu nhỏ trong mùa thụ phấn. Dù chúng ta thường nghĩ rằng cây tạo ra mùi hương trong hoa, nhưng tinh dầu thực tế có thể nằm trong thân, lá, quả, vỏ cây, thậm chí cả rễ cây, tạo nên một hệ thống mạnh mẽ để thu hút ong, bướm đêm, chim ruồi và các loài thụ phấn khác.
Tinh dầu được thu thập từ rất nhiều loại thực vật khác nhau. Hơn 17,500 loài thực vật tạo ra tinh dầu, nhưng chỉ hơn 1% trong số này được thu hoạch để lấy dầu. Các loại tinh dầu chúng ta có thể mua ngày nay đến từ những loài cây có thể trồng trên nông trại—nói cách khác, chúng phát triển tốt trong điều kiện canh tác nơi mà khả năng hạn hán, sự xâm nhập của côn trùng và bệnh tật có thể được kiểm soát. Những loài cây này cũng dễ dàng và ổn định trong việc sản xuất tinh dầu bằng một hoặc nhiều phương pháp sẽ được mô tả sau (xem Tinh dầu được chiết xuất từ cây như thế nào?). Một số loài cây không thể tạo ra tinh dầu bằng các phương pháp này, trong khi số khác quá mong manh để chịu đựng quá trình chiết xuất. Không phải tất cả các loài thực vật đều có mùi hương hoặc hương vị dễ chịu, nên nỗ lực để trồng và chiết xuất tinh dầu từ chúng có thể không đáng giá.
Nhiều nhà cung cấp tinh dầu quảng cáo về các đặc tính chữa bệnh của chúng ngoài việc tạo hương thơm. Với hơn 350,000 loài thực vật được xác định trên toàn thế giới, chỉ có một phần rất nhỏ đã được đánh giá về tiềm năng chữa bệnh hoặc đối phó với bệnh tật. Khoa học đã tập trung vào những loại tinh dầu có sẵn trên thị trường, vì các tuyên bố về tính hữu ích của chúng như là thuốc đã được truyền lại qua hơn một thế kỷ sử dụng phổ biến. Những loại tinh dầu quen thuộc này cũng có lợi thế là dễ dàng kiểm nghiệm.
Ngày nay, hơn 100 loại tinh dầu có sẵn trên thị trường, được lấy từ các loài thực vật có hoa nổi bật như hoa hồng, phong lữ, nhài và cam bergamot; từ các cây gia vị như quế, gừng và đinh hương; từ các loại thảo mộc như húng quế, oregano và cỏ xạ hương; và từ các loại trái cây họ cam chanh như cam, chanh và quýt.
Gọi những chất này là “dầu” có phần gây nhầm lẫn, vì chúng không phải là dầu theo cách giống như dầu canola, ô liu hay dầu thực vật. Các loại dầu dùng trong nấu ăn được gọi là dầu cố định, vì chúng không thay đổi trạng thái khi đun nóng. Dầu canola, ví dụ, vẫn giữ trạng thái lỏng ngay cả ở nhiệt độ cao, vì nó chứa các axit béo ngăn chặn sự bay hơi.
Tinh dầu, tuy nhiên, là các loại dầu dễ bay hơi, vì chúng chuyển từ dạng lỏng sang khí khi được làm ấm. Điều này khiến chúng đặc biệt phù hợp để sử dụng trong liệu pháp hương thơm, vì chúng có thể được làm nóng, bay hơi và dễ dàng hít thở.
Tinh dầu được chiết xuất từ thực vật bằng một trong ba phương pháp: chưng cất, ép hoặc chiết xuất, hoặc bằng dung môi hoặc quy trình gọi là chiết xuất CO2 siêu tới hạn (xem Tinh dầu được chiết xuất từ cây như thế nào?).