Fossiele brandstoffen zijn ontstaan uit resten van voorhistorische planten en dieren, die bedolven raakten onder aardkorstlagen. Onder invloed van hoge druk en temperatuur traden reacties op, waarbij het organisch materiaal zuurstof- en waterstofatomen verloor en het koolstofgehalte toenam. Steenkool ontstond in een moerassige omgeving uit plantaardig materiaal. Aardolie, een ingewikkeld mengsel van koolwaterstoffen, is ontstaan vanuit plantaardige en dierlijke resten op de zeebodem. Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan; het is een bijproduct van de vorming van steenkool en van aardolie.