Paliwa kopalne są wytwarzane z rozkładających się roślin i zwierząt. Paliwa te znajdują się w skorupie ziemskiej i zawierają węgiel i wodór, które mogą być spalane w celu uzyskania energii. Węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny są przykładami paliw kopalnych. Węgiel jest materiałem zwykle występującym w osadach skalnych, gdzie skały i martwe rośliny i zwierzęta są ułożone w warstwy. Ponad 50 procent masy kawałka węgla musi pochodzić ze skamieniałych roślin. Ropa naftowa występuje pierwotnie jako materiał stały pomiędzy warstwami skał osadowych, jak np. łupki. Materiał ten jest podgrzewany w celu wytworzenia gęstego oleju, który może być użyty do produkcji benzyny. Gaz ziemny znajduje się zwykle w kieszeniach nad złożami ropy naftowej. Można go również znaleźć w warstwach skał osadowych, które nie zawierają ropy naftowej. Gaz ziemny składa się głównie z metanu.
Zgodnie z National Academies of Sciences, 81 procent całkowitej energii używanej w Stanach Zjednoczonych pochodzi z węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego. Jest to energia, która jest używana do ogrzewania i dostarczania energii elektrycznej do domów i przedsiębiorstw oraz do napędzania samochodów i fabryk. Niestety, paliwa kopalne są zasobem nieodnawialnym i czekanie miliony lat na powstanie nowych złóż węgla, ropy i gazu ziemnego nie jest realistycznym rozwiązaniem. Paliwa kopalne są również odpowiedzialne za prawie trzy czwarte emisji spowodowanych działalnością człowieka w ciągu ostatnich 20 lat. Teraz, naukowcy i inżynierowie szukają sposobów, aby zmniejszyć naszą zależność od paliw kopalnych i aby spalanie tych paliw było czystsze i zdrowsze dla środowiska.
Naukowcy w całym kraju i na całym świecie starają się znaleźć rozwiązania problemów związanych z paliwami kopalnymi, tak aby było wystarczająco dużo paliwa i zdrowego środowiska, aby utrzymać ludzkie życie i działalność w przyszłości. Departament Energii Stanów Zjednoczonych pracuje nad technologiami, które pozwolą na komercyjne udostępnienie pojazdów napędzanych gazem ziemnym. Próbują również sprawić, by spalanie węgla i wiercenia naftowe stały się czystsze. Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda w Kalifornii stosują bardziej ekologiczne technologie, aby znaleźć sposób na spalanie paliw kopalnych przy jednoczesnym zmniejszeniu ich wpływu na środowisko. Jednym z rozwiązań jest wykorzystanie większej ilości gazu ziemnego, który emituje do atmosfery o 50 procent mniej dwutlenku węgla niż węgiel. Zespół ze Stanford stara się również usuwać dwutlenek węgla z atmosfery i przechowywać go pod ziemią – proces ten nazywa się wychwytywaniem i sekwestracją węgla. Naukowcy zarówno w Stanford, jak i na Uniwersytecie w Bath w Wielkiej Brytanii próbują czegoś zupełnie nowego, wykorzystując dwutlenek węgla i cukier do produkcji odnawialnego plastiku.