Nhiên liệu hoá thạch là các loại nhiên liệu tự nhiên được tạo thành từ quá trình phân huỷ các sinh vật bị chôn vùi cách đây hàng trăm triệu năm. Các nhiên liệu này chứa hàm lượng carbon cao.

Nhiên liệu hoá thạch tồn tại ở thể rắn, lỏng và khí. Dạng rắn là than mỏ (than đá, than nâu, than bùn,…) chứa hàm lượng chính là carbon. Dạng lỏng là dầu mỏ, có thành phần chủ yếu là hydrocarbon. Dạng khí chủ yếu là khí mỏ dầu và khí thiên nhiên (có hàm lượng methane lớn), băng cháy (hỗn hợp đông lạnh của nước và khí tự nhiên đậm đặc ở áp suất cao trên 30 bar và nhiệt độ dưới 0^oC.

Hiện nay, nhiên liệu hoá thạch được khai thác, sử dụng để đáp ứng khoảng 80% nhu cầu năng lượng của con người. Nguồn nhiên liệu hoá thạch ngày càng cạn kiệt. Quá trình khai thác và sử dụng nhiên liệu hoá thạch đã gây ô nhiễm môi trường.

Nhiên liệu hoá thạch giữ vai trò rất lớn trong các công cuộc cách mạng công nghiệp trên toàn thế giới: than đá, dầu mỏ và khí thiên nhiên là nguồn nhiên liệu chính cho các nhà máy nhiệt điện, luyện kim, sản xuất xi măng, sản xuất hoá chất, giao thông vận tải. Chúng đáp ứng được các nhu cầu đa dạng của con người: thắp sáng, sưởi ấm, nấu nướng, đi lại…

- Sử dụng hydrogen, ethanol,… làm nhiên liệu để thay thế nhiên liệu hoá thạch.

- Sử dụng năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng từ thuỷ tinh để thay cho năng lượng từ nhiên liệu hoá thạch.

- Thu thêm một loại thuế đối với những hàng hoá mà quá trình sản xuất chúng có sử dụng nhiên liệu hoá thạch (thuế carbon).