Nhiên liệu hóa thạch là loại nhiên liệu được tạo ra bởi các quá trình tự nhiên, như quá trình phân hủy kỵ khí của các sinh vật chết bị chôn vùi, chứa năng lượng xuất phát từ sự quang hợp cổ đại; chứ không phải nhiên liệu hóa thạch được tạo ra từ hóa thạch.

Nhiên liệu hóa thạch bao gồm than đá, dầu khí, khí ga tự nhiên, đá phiến dầu, nhựa đường, cát dầu và dầu nặng. Với cuộc sống hiện đại, những nguồn năng lượng này có thể sánh với thức ăn và nước về độ quan trọng. Không có nhiên liệu hóa thạch, hầu hết oto không chạy được, đèn không sáng và nhà cửa sẽ nóng hơn vào mùa hè và lạnh hơn vào mùa đông. Nhưng khi nói tới nguồn gốc của nhiên liệu hóa thạch, có lẽ ta không biết nhiều như ta lẽ ra nên biết. Vậy chúng có thật sự bắt nguồn từ hóa thạch hay không?

Tất cả các nhiên liệu hóa thạch đều chứa carbon, và tất cả đều được hình thành như kết quả của quá trình địa chất diễn ra trên tàn tích của vật chất hữu cơ được tạo ra bởi sự quang hợp - quá trình mà cây xanh và các sinh vật nhất định khác biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học.

Phần lớn các nhiên liệu hóa thạch mà ta sử dụng ngày nay bắt nguồn từ tảo, vi khuẩn và thực vật - chúng có niên đại từ trước cả Kỷ Devon, 419,2 triệu - 358,9 triệu năm trước. Do đó, ít nhất phần lớn thời gian, không phải bạn đang đổ các bộ phận của khủng long đã tinh chế vào bình xăng xe của mình.

Dù các hợp chất cacbon này có tuổi đời rất lớn, chúng không phải là hóa thạch. Dù hóa thạch có thể là hài cốt và vết tích thật của các loài thực động vật cổ đại, chúng cũng có thể chỉ là hình khắc trên đá. Về hài cốt hóa thạch, thường chỉ những phần cứng của động vật, các bộ xương cứng và kháng phân hủy của những sinh vật được bảo tồn.

Vỏ/mai được làm từ calcium carbonate, xương được làm từ calcium phosphate, và vỏ tảo cát được làm từ silicon dioxide (silica). Nếu những phần này bị chôn nhanh chóng sau khi chủ của chúng chết, các mô hữu cơ xung quanh có lẽ sẽ được bảo tồn - nhưng những mô mềm này và các phần cứng cũng có thể hóa đá theo thời gian.

Ngoài ra, đôi khi xương, vỏ/mai và các mô bị biến đổi thành khoáng chất cứng; đó là, các mô hữu cơ của chúng đã bị phá vỡ hoàn toàn và bị thay thế bởi các hợp chất vô cơ (không sống, không có cacbon). Những khoáng chất đông cứng kháng lửa này không trở thành nguồn năng lượng tốt.