Die fossilen Rohstoffe Öl, Gas und Kohle bildeten sich vor Jahrmillionen, als sich Überreste von Pflanzen und Tieren u. a. am Meeresboden absetzten und im Laufe der Jahre von Sedimenten wie Ton und Sand zugedeckt wurden. Unter den Sedimenten stiegen Druck und Temperatur und verwandelten das organische Material in Wasserstoff- und Kohlenstoffverbindungen. Der Kohlenstoff wurde der Atmosphäre entzogen, die heutige Verbrennung der Rohstoffe setzt ihn als CO2 wieder frei und erzeugt den Treibhauseffekt. Unterschieden werden kann zwischen fossilen Primärenergieträgern (z.B. Erdöl) und fossilen Sekundärenergieträgern (z.B. Benzin, Diesel). Die fossilen Rohstoffe sind nur begrenzt vorhanden: Laut IEA reicht zum Beispiel Erdöl noch etwa 40 Jahre, Erdgas etwa 60 Jahre, Uran etwa 60 Jahre, Kohle etwa 100 bis 120 Jahre. Im Gegensatz zu fossilen Energieträgern stehen regenerative Energien langfristig und nachhaltig zur Verfügung, und ihre Nutzung verändert den CO2-Gehalt der Atmosphäre nicht.