Fossile Brennstoffe stammen aus organischem Material, das sich unter dem starken Druck und der Hitze der Erdkruste zersetzt hat. Fossile Brennstoffe basieren hauptsächlich auf Kohlenstoff, obwohl einige Brennstoffe wie Methan ein höheres Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff aufweisen. Die Produktion fossiler Brennstoffe dauert in der Regel Millionen von Jahren. Kohle, Erdgas und Erdöl sind Beispiele für fossile Brennstoffe.
Fossile Brennstoffe sind die weltweit führende Energiequelle. Sie erzeugen beim Verbrennen große Mengen an Energie, auch in kleinen Mengen. Ein Nebeneffekt der Verbrennung fossiler Brennstoffe ist jedoch die Produktion von Treibhausgasen, die in die Luft freigesetzt werden und den Planeten isolieren. Es wird angenommen, dass Treibhausgase weit verbreitete Umweltschäden verursachen können und eine mögliche Ursache für den globalen Klimawandel sind.
Ein weiterer Nebeneffekt der Nutzung dieser Energiequellen sind große Mengen an Säuren, die in die Atmosphäre freigesetzt werden, was zu saurem Regen führt. Auch bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe werden radioaktive Elemente in die Luft freigesetzt. Die Nutzung fossiler Brennstoffe ist älter als die Menschheitsgeschichte. Kohle war der früheste vom Menschen verwendete fossile Brennstoff und wurde in Öfen verbrannt, um Metallerze zu verhütten. Die Verwendung von Erdöl begann im 19. Jahrhundert.