Bitumen ist zähflüssig bis hart, schwarz, abdichtend und in Wasser unlöslich. Bei zunehmender Temperatur ändert das Material seine Konsistenz. So wird das zähe und harte Material durch Erwärmung zähflüssig, weich und zwischen 150 und 200° C flüssig. Bei einem höheren Temperaturanstieg verliert ein Bitumenanstrich die plastischen Eigenschaften.
Das Material kommt in vielen Sedimentgesteinen und in natürlichem Asphalt vor. Dieser ist aus Erdöl zusammengesetzt, das sich in vielen Jahren aus organischen Ablagerungen aus dem Meer gebildet hat und aus Kohlenwasserstoffverbindungen verschiedener Größen besteht. Das wichtigste Naturasphaltvorkommen in Deutschland liegt im Landkreis Holzminden, wo die Gesteine des Asphalts in circa 80 Metern Tiefe etwa 4 Prozent Bitumen enthalten. In der Karibik und in Südamerika gibt es Asphaltseen, welche teils einen Bitumengehalt von bis zu 95 Prozent aufweisen. Ein bekanntes Beispiel ist der Asphaltsee, der sich auf der Insel Trinidad befindet. Hier sprudelt stetig flüssiges Bitumen vermischt mit Mineralstoffen aus dem Untergrund hervor.
Heute wird Bitumen meistens aus Erdöl gewonnen, welches unter der Erdoberfläche tief lagert und durch Bohrungen gefördert wird. Danach wird es verdampft, damit das Rohöl in die einzelnen Bestandteile aufgetrennt und im Anschluss kondensiert wird (die sogenannte Vakuumdestillation).