L'augmentation du coût du pétrole sur le long terme, la contrainte sur la balance des paiements, les difficultés géopolitiques que pose son approvisionnement, ainsi que sa raréfaction probable dans le futur ont conduit un certain nombres de pays consommateurs à étudier et mettre en place une politique de diminution de cette dépendance depuis les chocs pétroliers des années 1970. Les effets négatifs du pétrole sur l’environnement s'ajoutent aujourd'hui aux inconvénients pour accélérer la mise en place de cette politique.
Les différentes pistes sont :
Dans certains emplois, le pétrole semble irremplaçable avec les techniques actuelles, particulièrement dans le domaine des transports aériens : même s'il est facile de produire du kérosène à partir de charbon, le procédé n'est pas intéressant, ni par son coût environnemental, ni par son bilan énergétique.
L’industrie chimique est à même, depuis la Seconde Guerre mondiale, de reproduire l’ensemble des produits chimiques issus du pétrole par le procédé Fischer-Tropsch, mais pour cela il faut disposer d’un combustible bon marché. L’Afrique du Sud produit plus de 160 kbbls/j de pétrole à base de charbon, mais les émissions de gaz à effet de serre sont énormes : les carburants en produisent autant que les carburants pétroliers conventionnels lors de leur utilisation, et d’autres émissions s’ajoutent lors de la production. Une solution, coûteuse mais efficace, serait de coupler à ces procédés la séquestration du CO2.
Les agrocarburants de deuxième génération sont en 2009 la seule source (partiellement) renouvelable de carburants liquides. Ils posent des problèmes sociaux et environnementaux en entrant en compétition avec l’agriculture pour l’alimentation et avec les milieux naturels pour l’occupation des sols. Le rendement énergétique des agrocarburants de première génération a été mis en cause De petites quantités d'agrocarburants peuvent être produites à partir de déchets de l’industrie agroalimentaire, dans ce cas le bilan est bien meilleur. La production de biodiesel à partir d’algues attire un intérêt croissant : elle ne réclame ni eau douce, ni terres cultivables, offre un rendement à l’hectare bien supérieur et permet de recycler du CO2 industriel ; la technique n'est pas encore au point.
Les autres utilisations importantes du pétrole (industrielle, résidentielle, tertiaire) peuvent être suppléées, en tout ou partie, par d'autres sources d'énergie. Certaines industries génèrent des coproduits qui sont des sources d’énergie potentielles et ne sont pas toujours utilisées de façon optimale. À titre d’exemple, citons l’industrie du papier qui pourrait devenir autonome en énergie en valorisant plus efficacement les écorces et la liqueur noire ou des stations de retraitement des eaux usées qui peuvent s’auto-alimenter au moins partiellement grâce à la production de biogaz. Ces sources peuvent, elles aussi, poser d'autres problèmes environnementaux, en particulier le charbon et le nucléaire.
Pour le chauffage, les alternatives les plus courantes sont, dans les pays chauds, le chauffe-eau solaire ; dans les pays riches, le gaz naturel et l’électricité. Il existe également des solutions basées sur la géothermie, les pompes à chaleur ou sur l’amélioration de l’isolation permettent un gain de rendement important.