Combustíveis fósseis são, literalmente, combustíveis criados por fósseis. Organismos mortos enterrados na Terra decompõem-se gradualmente ao longo de milhões de anos criando carvão, petróleo e gás natural, que humanos usam para aquecer edifícios, mover carros e inúmeros outros usos. Existem vários problemas relacionados ao uso de combustíveis fósseis, alguns com efeitos desastrosos no ambiente, outros impactando a economia.
Talvez o maior contribuinte para o aquecimento global, queimar combustíveis fósseis — necessário para liberar sua energia — libera gás dióxido de carbono no ambiente. Este gás retém calor na atmosfera terrestre, criando temperaturas elevadas. Temperaturas mais quentes globalmente levam ao derretimento de calotas polares, elevando o nível do mar — o que por sua vez leva à extinção de espécies vegetais e animais. Cientistas do Lawrence Livermore National Laboratory estimam que, se o uso continuar no ritmo atual, em 300 anos a temperatura média aumentaria mais de 7,8°C (14°F), elevando o nível do mar em até 6,4 metros (21 pés). O CO₂ na atmosfera aumentaria dos atuais 240 ppm para mais de 1.200 ppm.
Como leva milhões de anos para criar combustíveis fósseis e os usamos muito mais rápido do que podem ser repostos, o mundo ficará sem eles em um futuro próximo. Estimativas sobre exatamente quando variam muito, principalmente porque a OPEP é muito reservada e não divulga quanto resta. Independentemente da data exata, quando as reservas se esgotarem haverá uma crise energética total. Preços de petróleo e derivados dispararão enquanto a indústria corre para desenvolver e implementar fontes alternativas.
Além do dióxido de carbono, queimar combustíveis fósseis libera dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis no ambiente. Óxidos de nitrogênio formam smog, causando bronquite, pneumonia e outras doenças respiratórias. Além disso, óxidos de nitrogênio e enxofre são os maiores contribuintes para chuva ácida, que baixa o pH de lagos e rios, causando morte generalizada de plantas, animais e culturas. A queima também cria poeira, fuligem e fumaça, que aumentam a poluição do ar, causam irritação respiratória e podem contribuir para chuva ácida.
Extrair combustíveis fósseis também é prejudicial ao ambiente. Carvão, por exemplo, é frequentemente minerado por remoção de topos de montanhas ou mineração a céu aberto, que destroem a topografia natural. Perfuração de petróleo offshore é perigosa para organismos aquáticos, incluindo frutos do mar consumidos como alimento, como evidenciado pelo vazamento da BP no Golfo do México.