Quando queimados, os combustíveis fósseis produzem energia térmica, bem como uma série de resíduos e emissões de gases. Os combustíveis fósseis são queimados para produzir o calor usado na geração de energia elétrica. O petróleo e o gás natural costumam ser refinados para produzir combustíveis usados no aquecimento e no transporte.
Os combustíveis fósseis foram formados a partir de restos de plantas e animais que viveram há milhões de anos. Esses restos foram eventualmente cobertos por camadas de rocha. Diferentes tipos de combustíveis fósseis são formados a partir de matéria orgânica, dependendo da temperatura e pressão a que estão sujeitos, bem como de vários outros fatores. Carvão, petróleo e gás natural são considerados recursos não renováveis, o que significa que o fornecimento desses combustíveis é limitado.
A combustão de combustíveis fósseis produz uma ampla gama de produtos residuais, como cinzas, escórias e outras partículas. A queima de combustíveis fósseis também produz dióxido de carbono, um gás de efeito estufa que contribui para o aquecimento global. O carvão e o petróleo também produzem dióxido de enxofre quando queimados, um gás que causa problemas respiratórios para muitas criaturas vivas e contribui para a chuva ácida. Os combustíveis fósseis são uma fonte de combustível amplamente utilizada que foi responsável por três quartos das emissões de gases de efeito estufa causadas pelo homem nas últimas duas décadas.