Nhiên liệu hóa thạch, ngay cả khi được đốt cháy hoàn toàn (khí tự nhiên, hoặc mêtan, đốt cháy tốt nhất) giải phóng carbon dioxide, một loại khí nhà kính gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu nguy hiểm. Hầu hết các nhiên liệu hóa thạch cũng thải ra khói (dẫn đến sương mù), và chúng cũng có thể giải phóng các oxit lưu huỳnh và oxit nitơ góp phần tạo ra mưa axit. Việc đốt các nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ và khí đốt tự nhiên) trong công nghiệp, vận tải và sản xuất điện sẽ giải phóng khí cacbonic (CO2) là nguyên nhân gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu.