Paliwa kopalne powstają z gnijącej materii roślin i zwierząt, które przez miliony lat były wystawione na działanie ciepła i ciśnienia pod skorupą ziemską. Te niegdyś żywe organizmy powoli rozkładają się na węglowodory zawierające paliwa kopalne. Trzy paliwa kopalne występujące na Ziemi to węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny.
Węgiel jest stałym paliwem kopalnym, które powstało z rozkładu roślinności na lądzie. Martwa roślinność była zagęszczana i podgrzewana, a przez miliony lat węgiel i wodór w tej roślinności uformowały się w długołańcuchowe węglowodory, które podczas spalania spalają ogromną ilość energii cieplnej. Węgiel zwykle znajduje się w kopalniach głęboko pod powierzchnią ziemi.
Ropa naftowa jest płynnym paliwem kopalnym i powstaje z pozostałości małych organizmów morskich. Zwykle znajduje się uwięziony w małych przestrzeniach w skałach i często jest wydobywany przez wiercenie w ziemi. Gaz ziemny jest gazowym paliwem kopalnym i podobnie jak ropa naftowa powstaje w wyniku rozkładu drobnoustrojów morskich. Składa się głównie z metanu i jest uzyskiwany przez wiercenie.
Ponieważ na Ziemi istnieją ograniczone ilości paliw kopalnych, uważa się je za ograniczone zasoby. Uważa się je również za zasoby nieodnawialne, ponieważ wytwarzanie większej ilości paliw kopalnych trwa setki milionów lat i nie można tego zrobić sztucznie.
