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Os combustíveis fósseis são de grande importância, pois eles podem ser queimados (oxidação para dióxido de carbono e água), produzindo quantidades significativas de energia por unidade de peso. O uso do carvão como combustível é anterior à história registada. O carvão foi usado para alimentar fornos para a fusão de minério de metal. Hidrocarbonetos semi-sólidos encontrados em fendas também foram queimados nos tempos antigos, mas esses materiais foram usados principalmente para impermeabilização e embalsamamento.
A exploração comercial do petróleo, em grande parte como um substituto para os óleos de origem animal (particularmente óleo de baleia), para uso em lâmpadas de óleo, começou no século XIX.
O gás natural, outrora queimado como um subproduto desnecessário na produção de petróleo, agora é considerado um recurso muito valioso.
O petróleo bruto pesado, que é muito mais viscoso do que o petróleo bruto convencional, e a areia betuminosa, onde o betume é encontrado misturado com areia e argila, são cada vez mais importantes como fontes de combustível fóssil. O xisto betuminoso e materiais semelhantes são rochas sedimentares que contêm querogênio, uma mistura complexa de compostos orgânicos de alto peso molecular, que produzem combustível sintético quando aquecidos (pirolisados), como o petróleo de xisto. Estes materiais ainda deverão ser explorados comercialmente. Estes combustíveis podem ser empregados em motores de combustão interna, usinas de combustíveis fósseis e outros usos.
Antes da segunda metade do século XVIII, moinhos de vento e de água forneciam a energia necessária para indústrias tais como moer farinha, serrar madeira ou bombear água, e a queima de madeira ou turfa fornecia calor interno. O uso em larga escala de combustíveis fósseis, inicialmente o carvão e depois o petróleo, para fazer funcionar o motor a vapor permitiu a Revolução Industrial. Ao mesmo tempo, a iluminação a gás usando o gás natural ou gás de cidade começava a ter ampla utilização. A invenção do motor de combustão interna e seu uso em automóveis e caminhões aumentou muito a procura de gasolina e óleo diesel, ambos feitos a partir de combustíveis fósseis. Outras formas de transporte, por ferrovias e aeronaves, também necessitam de combustíveis fósseis. O outro uso importante para os combustíveis fósseis está na geração de eletricidade e como matéria-prima para a indústria petroquímica. O alcatrão, uma sobra de extração de petróleo, é usado na construção de estradas.
Pelo aumento do preço dos combustíveis fósseis e da poluição ambiental, o mundo está a procurar soluções energéticas alternativas (como os biocombustíveis, a eletricidade e o hidrogênio). Até 2020 a União Europeia prevê aumentar para 10% a percentagem de energias renováveis utilizadas nos transportes rodoviários.
Reservas
Os níveis de fontes primárias de energia são as reservas abaixo do solo. A parte mais importante de fontes de energia primária são os combustíveis fósseis à base de carbono. Carvão, petróleo e gás natural promoveram 79,6% de energia primária no mundo em 2002.
Consequências e danos ambientais
Ver artigos principais: Poluição e Aquecimento global
Os Estados Unidos detêm apenas 5% da população mundial, mas devido a grandes casas e da frota de automóveis, queima mais de um quarto da oferta mundial de combustíveis fósseis.[11] Nos EUA, mais de 90% de sua poluição atmosférica é derivado da queima de combustíveis fósseis, que libera gases poluentes, como óxido de nitrogênio, dióxido de enxofre e metais pesados.
Dentre as consequências ambientais do processo de industrialização e do inerente e progressivo consumo de combustíveis fósseis - leia-se energia -, destaca-se o aumento da contaminação do ar por gases e material particulado, provenientes da queima destes combustíveis, gerando uma série de impactos locais sobre a saúde humana. Outros gases causam impactos em regiões diferentes dos pontos a partir dos quais são emitidos, como é o caso da chuva ácida.
O aquecimento global é um outro problema ambiental, porém bastante mais complexo e que traz consequências nefastas de ampla escala e longa duração. Este problema vem sendo causado por vários fatores combinados, entre eles, principalmente a produção e uso de combustíveis fósseis, que desencadeiam a emissão de gases que produzem o efeito estufa. Estes gases permitem a entrada da luz solar, mas impedem que parte do calor gerado durante a irradiação volte para o espaço. Este processo de aprisionamento do calor é análogo ao que ocorre em uma estufa - daí o nome atribuído a esse fenômeno e também aos gases que possuem essa propriedade de aprisionamento parcial de calor, chamados de gases do efeito estufa (GEE), dentre os quais destaca-se o dióxido de carbono (CO2).