O uso de combustíveis fósseis nos Estados Unidos e no exterior tem recebido maior atenção, à medida que ambientalistas modernos levantaram preocupações sobre o impacto dos combustíveis fósseis no meio ambiente. Como tal, grupos de ação pediram o uso de energia limpa como energia solar, em oposição ao uso de carvão, petróleo e gás natural, citando aumento do aquecimento global e poluição como resultado do uso de combustíveis fósseis.
O aquecimento global é a preocupação mais ubíqua associada à queima de combustíveis fósseis, uma ação que libera dióxido de carbono e prende calor na atmosfera da Terra, resultando no aumento gradual da temperatura. A preocupação com o aquecimento global gira em torno de flutuações de temperatura que podem levar a ondas de calor, inundações costeiras, secas mais longas, incêndios florestais e contas de energia mais altas. Além disso, padrões climáticos podem mudar, causando fenômenos meteorológicos extremos. Continuar a liberar dióxido de carbono excessivo na atmosfera resultará em temperaturas da Terra significativamente mais altas.
Carros e caminhões que queimam combustíveis fósseis também ajudam a contribuir para a poluição ambiental. Veículos liberam monóxido de carbono e óxido de nitrogênio no meio ambiente, causando dores de cabeça, complicações respiratórias e cardíacas na população. Esses produtos químicos são visíveis na forma de smog — uma névoa marrom que aparece no céu. Hidrocarbonetos liberados por veículos também contribuem para o smog. Óxido de enxofre, por outro lado, leva à chuva ácida e é liberado quando carvão é queimado.
A mera produção e transporte de combustíveis fósseis pode causar poluição da água e do solo. Derramamentos de óleo, por exemplo, deixam danos imensuráveis nos oceanos. Da mesma forma, mineração de carvão produz resíduos sólidos durante ambos os processos de mineração e limpeza. Poluição deste tipo deixa a área circundante inabitável por um período de tempo, forçando animais e organismos a saírem de seus habitats. Além disso, poluição da água pode tornar a água imprópria para consumo humano ou uso de qualquer tipo.
Poluição térmica ocorre quando água aquecida entra em lagos, rios e oceanos e perturba o ecossistema aquático. Isso ocorre quando fábricas que usam combustíveis fósseis para produzir energia ficam com calor excedente, que é liberado no ar ou na água para resfriamento. Quando a água é filtrada de volta ao ecossistema, causa poluição térmica.