I combustibili fossili causano inquinamento quando vengono bruciati per l'uso e quando vengono versati durante il trasporto o l'estrazione. La combustione di combustibili fossili è il più grande produttore di inquinamento.
La maggior parte dei combustibili fossili vengono bruciati per trasformarsi in energia, ei gas rilasciati nell'aria bruciando, a loro volta causano inquinamento dell'aria e dell'acqua. I gas liberati dalla combustione e dalla combustione di combustibili fossili includono monossido di carbonio, ossidi di azoto, ossidi di zolfo e idrocarburi. Nell'aria, questi gas diventano cancerogeni, che possono essere inalati e possono anche mescolarsi con la pioggia che cade per formare piogge acide.
I combustibili fossili diventano anche inquinanti quando vengono versati durante il trasporto. Mentre questo è un evento raro rispetto al particolato aerodisperso che viene rilasciato quando si convertono i combustibili fossili in energia, ha ancora un impatto ambientale grave e negativo quando ciò accade. I combustibili fossili versati e la salamoia utilizzata nella perforazione per loro possono lisciviare le tossine nelle falde acquifere e nel suolo.
Analogamente agli sversamenti durante il trasporto, gli incidenti minerari e di perforazione sono rari, ma ci sono state storicamente occasioni in cui i combustibili fossili sono trapelati nell'ambiente. La diminuzione della qualità dell'acqua in prossimità delle falle ha causato malattie e può addirittura causare la morte di persone o animali direttamente esposti al combustibile fossile fuoriuscito.