Le Brent a glissé de 41 cents, soit 0,48%, à 85,41 dollars le baril à 0138 GMT, tandis que le brut américain West Texas Intermediate a chuté de 49 cents, soit 0,59%, à 83 dollars le baril.
Les deux références ont perdu la plupart des gains de début de semaine.
Les stocks de pétrole brut américains ont augmenté d'environ 12,9 millions de barils, selon des sources de marché citant les chiffres de l'American Petroleum Institute mercredi.
Ce chiffre est bien plus élevé que les 500 000 barils attendus par les analystes interrogés par Reuters.
"Il est peu probable que les chiffres de l'API sur les stocks aident à améliorer le sentiment ce matin... La baisse des taux de fonctionnement des raffineries en raison de la maintenance a probablement contribué à cette augmentation", ont déclaré les analystes d'ING dans une note à l'intention des clients.
Les stocks d'essence ont également augmenté de 3,6 millions de barils, selon les données, ce qui contraste fortement avec la baisse de 800 000 barils attendue par les analystes et continue d'alimenter les inquiétudes concernant le ralentissement de la demande de carburant aux États-Unis.
"Les prix des carburants sont peut-être plus proches du seuil de douleur des consommateurs que les prix corrigés de l'inflation ne le suggèrent. Il y a déjà des signes que les consommateurs ont réagi en réduisant leur consommation de carburant", ont déclaré les analystes de JP Morgan dans une note à l'intention des clients.
"Dans le PADD 5, dont la Californie est le plus gros consommateur, nous estimons que la demande d'essence a chuté de 100 000 barils par jour entre juin et septembre, pour atteindre son niveau le plus bas en sept mois, à savoir 1,46 million de barils par jour", ont-ils ajouté.
Les marchés attendront d'autres données sur les stocks de l'Administration américaine d'information sur l'énergie (EIA) prévues plus tard dans la journée à 1430 GMT.
Ailleurs, les inquiétudes du marché sur la situation de l'offre au Moyen-Orient ont continué à s'atténuer, exerçant une pression à la baisse sur les prix.
"Le pétrole brut a prolongé ses pertes sur les signes que l'impact de la guerre Israël-Hamas sur le marché du pétrole sera limité", ont déclaré les analystes d'ANZ dans une note à la clientèle.
Les analystes d'ING ont également déclaré : "La prime de risque continue de s'éroder avec le conflit largement contenu à Israël et au Hamas.
Les prévisions de l'EIA américaine concernant la baisse des stocks mondiaux de pétrole au cours du second semestre 2023 ont toutefois limité la faiblesse des prix.
La baisse des stocks, qui devrait maintenir l'offre mondiale de pétrole à un niveau inférieur à la consommation, devrait stimuler les prix du pétrole, a déclaré l'EIA dans un rapport mensuel.
