化石燃料，亦称矿石燃料，是一种
碳氢化合物或其衍生物。化石燃料所包含的天然资源有煤炭、石油和天然气。化石燃料的运用能使大规模工业发展和替代水车, 并且木材或泥煤燃烧加热。（西班牙语Combustible Fósil）
当发电的时候，在燃烧化石燃料的过程中会产生能量，从而推动涡轮机产生动力。旧式的发电机会使用蒸汽作为燃料推动涡轮机。现时，很多发电站都会直接使用燃气涡轮引擎的。
在踏入全球现代化的步伐20世纪至21世纪中，化石燃料潜在著能源短缺的危机，特别是从石油提炼出来的汽油，是引致全球
石油危机的一个原因。现时，全球正趋向发展可再生能源和核能，这可以帮助增加全球的能源所需。
人类不断地燃烧化石燃料是排放温室气体
二氧化碳的来源之一，是加快
全球变暖的因素之一。此外，生物燃料中的二氧化碳成份是来自
大气层，因此发展生物燃料可以减少在大气层上的二氧化碳，从而减低温室效应。
到目前为止,世界各国所用的燃料几乎都是化石燃料,即石油、天然气和煤。自然界经历几百万年逐渐形成的化石燃料,可能在几百年内全部被人类耗尽。据观察、研究表明,今天在地下已没有煤和石油在形成。石油也叫原油,它是黄色到黑色的可燃性粘稠液体,常跟天然气共存,是很复杂的混合物。石油的性质因产地不同而不同,密度、粘度和凝固点的差别很大,例如,凝固点有的高达30℃,有的低到-66℃。热值从43.7～46.2MJ／kg。石油中各组分的沸点差别也很大,从25℃～500℃以上。石油里的主要元素是碳和氢,分别占83～87%和11～14%。此外还含有少量的硫(0.06～8%)、氮(0.02～1.7%)、氧(0.08～1.8%)以及微量金属元素(镍、钒、铁、铜)等。天然气从广义上讲,指埋藏在地层中自然形成的气体的总称。但通常所指的天然气只指贮藏在地层较深部的可燃性气体(气态的化石燃料)和跟石油共存的气体(常称油田伴生气)。天然气的主要成分是
甲烷。此外,根据不同的地质条件,还含有不同数量的
乙烷、丙烷、
丁烷、戊烷、
己烷等低碳
烷烃以及二氧化碳、氮气、氢气、硫化物等非烃类物质。有的气田中还含有氦气。甲烷含量高的天然气叫干气,两个或两个以上碳原子烷烃含量较高的天然气称为湿气。我国四川自贡盛产天然气。煤也叫煤炭,它是埋藏在地下的固态可燃性矿物。煤是一种混合物,没有单一的分子结构,经过科学家长期研究,已经有煤结构的普通型式介绍。煤的结构里有大量的碳原子环,一些环相互稠合,另一些环键合成长链。比较常见的有W．H．怀泽的烟煤结构模型,但都还没有能揭示煤的实质结构。煤中有机质元素主要是碳,其次是氢,还有氧、氮和硫等元素。
有限的化石燃料
石油是一种全球使用量最高的化石燃料，耗尽的时间较其他的较慢。可广泛使用的可再生能源例如肥料发电、能量高的核能发电和科学不断的进步都可减少对化石燃料的依赖。此外，石油使用量高也因为它是石化产品的原材料, 用途广泛。
在供给和需求概念原则的建议下，当化石燃料的供应下降，价格就会上升。因此当化石燃料价格高的时候，能源选择性会更多，原先普遍被认为不符合经济效益的可再生能源会成为较符合经济效益而开发的能源之一。现时，虽然人工汽油和其他的可再生能源的所需要成本及加工技术较普通的石油生产为高及复杂，但在将来的经济效益较普通的石油生产为高。
注意点
虽然
可燃冰和沼气都与化石燃料天然气成分相似，但并不是化石燃料。