Los combustibles fósiles son los combustibles formados por procesos naturales tales como la descomposición anaeróbica de organismos muertos enterrados. La edad de los organismos y de sus combustibles fósiles derivados suele ser de millones de años, y en ocasiones supera los 650 millones de años. Entre los combustibles fósiles, que contienen altos porcentajes de carbono, se incluyen el carbón, el petróleo y el gas natural. Los combustibles fósiles abarcan desde materiales volátiles con baja proporción carbono:hidrógeno como el metano, hasta petróleo líquido y materiales no volátiles compuestos de carbono casi puro, como la antracita. El metano se puede encontrar en los yacimientos de hidrocarburos, solos, asociados con petróleo o en forma de clatratos de metano. En general, se considera que se formaron a partir de los restos fosilizados de plantas muertas por la exposición al calor y la presión en la corteza de la Tierra durante millones de años.
La Energy Information Administration ha calculado que en 2007 las fuentes primarias de energía estaban formadas en un 36,0% por petróleo, en un 27,4% por carbón, en un 23,0% por gas natural, llegando a una cuota del 86,4% los combustibles fósiles en el consumo de energía primaria en el mundo. En 2006 las fuentes no fósiles incluyeron en un 6,3% la hidroeléctrica, en un 8,5% la nuclear y otras (geotérmica, solar, mareas, viento, madera, residuos) ascendieron a un 0,9 por ciento. El consumo mundial de energía ha crecido un 2,3% por año.
Los combustibles fósiles son recursos no renovables, porque tardan millones de años en formarse y las reservas se están agotando mucho más rápido de lo que se forman las nuevas. La producción y el uso de combustibles fósiles plantean problemas ambientales. Por consiguiente, existe un movimiento global a favor de la generación de energías renovables como la única forma de ayudar a satisfacer las necesidades crecientes de energía.
La quema de combustibles fósiles produce alrededor de 21.300 millones de toneladas (21,3 gigatoneladas) de dióxido de carbono (CO2) por año, pero se estima que los procesos naturales sólo puede absorber alrededor de la mitad de esa cantidad, de modo que se produce un aumento neto de 10.650 millones de toneladas de dióxido de carbono atmosférico por año (una tonelada de carbono atmosférico equivale a 44/12 o 3,7 toneladas de dióxido de carbono). El dióxido de carbono es uno de los gases de efecto invernadero que aumenta el forzamiento radiativo y contribuye al calentamiento global, causando un aumento de la temperatura media de la superficie de la Tierra, lo que en opinión de la gran mayoría de los científicos del clima desencadenará graves efectos adversos.
