Paliwa kopalne powodują zanieczyszczenie podczas spalania i rozlania podczas transportu lub wydobycia. Spalanie paliw kopalnych jest największym producentem zanieczyszczeń.
Większość paliw kopalnych jest spalana, by zamieniać się w energię, a gazy uwalniane do powietrza w wyniku spalania powodują z kolei zanieczyszczenie powietrza i wody. Gazy uwalniane przez spalanie i spalanie paliw kopalnych obejmują tlenek węgla, tlenki azotu, tlenki siarki i węglowodory. W powietrzu gazy te stają się substancjami rakotwórczymi, które można wdychać, a także mogą mieszać się z opadającymi deszczami, tworząc kwaśne deszcze.
Paliwa kopalne stają się również zanieczyszczeniami podczas rozlania podczas transportu. Chociaż jest to rzadkie zjawisko w porównaniu do uwalnianych w powietrzu cząstek stałych podczas przekształcania paliw kopalnych w energię, w dalszym ciągu ma poważne, negatywne oddziaływanie na środowisko. Rozlane paliwa kopalne i solanka używane podczas wiercenia dla nich mogą wydzielać toksyny do wód gruntowych i gleby.
Podobnie jak w przypadku wycieków podczas transportu, wypadki związane z wydobyciem i wierceniem występują rzadko, ale historycznie zdarzały się przypadki, w których paliwa kopalne przedostawały się do środowiska. Zmniejszona jakość wody w pobliżu nieszczelności spowodowała podobno choroby, a nawet może spowodować śmierć ludzi lub zwierząt bezpośrednio narażonych na wyciek paliw kopalnych.
