Un combustible fossile carboné désigne un combustible produit à partir de roches issues de la fossilisation d'éléments organiques en : pétrole, gaz naturel et houille (charbon).
Un combustible fossile nucléaire désigne un combustible produit à partir de roches dont les noyaux atomiques sont issues d'une ancienne transformation de noyaux d'hydrogène au sein de la nucléosynthèse stellaire : uranium, plutonium ... (en fait la plupart des atomes autres que l'hydrogène qui peuvent servir pour l'énergie nucléaire).
Ces combustibles fossiles carbonés ou nucléaires sont présents en quantité limitée et non renouvelables à l'échelle du temps humain.
Aujourd'hui, l'utilisation par l'humanité de quantités considérables de combustibles fossiles est à l'origine d'un déséquilibre important du cycle du carbone, ce qui provoque une augmentation de la concentration de gaz à effet de serre dans l'atmosphère terrestre et, par voie de conséquence, entraîne des changements climatiques.
Les réserves de combustibles fossiles de la planète sont fixes et, au rythme de consommation actuel, leur épuisement doit être envisagé. Malgré les violentes polémiques, ce fait est aujourd'hui reconnu, tant par les scientifiques que par les industriels, à quelques nuances chronologiques près. La différence d'échéance se compte en décennie. Dans le cas particulier du pétrole, on parle de pic pétrolier ou de pic Hubbert.
Pour donner un ordre de grandeur de la vitesse d'utilisation des combustibles fossiles, on considère que, au rythme actuel, l'humanité aura épuisé en moins de 200 ans les réserves accumulées pendant plusieurs centaines de millions d'années (pour fixer les idées, on prendra 200 millions d'années, sachant que le carbonifère dura environ 60 millions d'années). On constate ainsi que l'humanité épuise les réserves de combustibles fossiles environ un million de fois plus vite que ce que la nature a mis pour les constituer.
Les combustibles fossiles représentaient en 2002 environ 80% des 10078 MTep (MégaTonne équivalent pétrole), d'énergie consommés en 2002 dans le monde. Ils sont généralement classés en deux grandes catégories :
Les combustibles fossiles conventionnels représentent la quasi-totalité de la consommation actuelle d'énergies fossiles.
Parmi les combustibles fossiles non conventionnels, on peut citer :