早期的氧化设备是单独釜，现已发展为单塔或多塔串联的连续氧化沥青工艺。原料油经加热炉加热到260~280℃进入氧化塔，塔内鼓入压缩空气进行剧烈搅拌，进行氧化。所生产的氧化沥青进入成品罐，然后送往成型、包装，得到的产品主要是建筑沥青。生产道路沥青一般采用浅度氧化工艺，单塔连续操作，渣油进塔温度为190~210℃。随原料不同，生产的沥青标号不同，操作条件也不尽相同。
石油沥青的性能指标主要有针入度、软化点、延度。针入度表示石油沥青的硬度，针入度越小表明沥青越稠硬。我国用25℃时的针入度划分石油沥青的牌号。延度表示沥青在应力作用下的稠性和流动性，也表示拉伸到断裂前的伸展能力。延度大，表明沥青的塑性变形性能好，不易出现裂纹，即使出现裂纹也容易自愈。软化点表示沥青受热由固态转变为具有一定流动能力时的温度。软化点高，表示沥青的耐热性能好，受热后不致迅速软化，并在高温下有较高的粘滞性，所铺路面不易受热而变形。软化点太高，则会因不易熔化而造成铺浇施工的困难。除此之外，还有抗老化性。石油沥青在使用过程中，由于长期暴露在空气中，温度及日光等条件的影响，沥青会因氧化变硬变脆，即老化，针入度和延度减小，软化点增高。
提高氧化沥青的反应温度，可以相对缩短氧化时间，但氧化温度过高，会促使大量生成大分子缩合物，如焦炭等，影响产品质量；增加氧化风量，可以提高氧化反应的速度，但达到一定限度后，再增加基本不起作用；氧化时间过短，产品的软化点低，针入度大，达不到质量标准，但氧化时间过长，沥青变脆。因此要根据原料油性质严格控制好操作条件。建筑沥青均为经过氧化制成，道路沥青则有的是渣油浅度氧化，有的是经溶剂脱出的沥青调和制成，而重交沥青质量要求较高，只能选用某些稠油油田的原油。