Si definiscono fossili quei combustibili derivanti dalla trasformazione, naturalmente sviluppatasi in milioni di anni, di sostanza organica, seppellitasi sottoterra nel corso delle ere geologiche, in forme molecolari via via più stabili e ricche di carbonio. Si può affermare che i combustibili fossili costituiscono l'accumulo, sottoterra, di energia che deriva dal Sole, direttamente raccolta nella biosfera nel corso di periodi geologici, dalle piante tramite la fotosintesi clorofilliana e da organismi acquatici unicellulari come i protozoi e le alghe azzurre o indirettamente tramite la catena alimentare, dagli organismi animali.

Il petrolio (dal termine tardo latino petroleum, composto da petra "roccia", e oleum "olio", cioè "olio di roccia") è una miscela liquida di vari idrocarburi, in prevalenza alcani, che si trova in giacimenti negli strati superiori della crosta terrestre, ed è una fonte primaria energetica della modernità. Chiamato anche oro nero, è un liquido viscoso, infiammabile, di colore che può variare dal nero al marrone scuro, passando dal verdognolo fino all'arancione. È detto greggio oppure grezzo il petrolio come viene estratto dai giacimenti, prima di subire qualsiasi trattamento per trasformarlo in prodotto lavorato.