เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นทรัพยากรธรรมชาติที่เกิดจากการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตในระยะยาวและถูกเผาเพื่อผลิตพลังงาน โดยทั่วไปแล้วเชื้อเพลิงประเภทนี้จะมีลักษณะของปริมาณคาร์บอนสูงและไฮโดรคาร์บอน ถ่านหินน้ำมันและก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลส่วนใหญ่ที่ใช้ทั่วโลก การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่อากาศซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อก๊าซเรือนกระจกซึ่งคาดว่าจะทำให้อุณหภูมิพื้นผิวโลกสูงขึ้น เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นสินค้าที่ลดลงในความต้องการสูง ตัวอย่างเช่นมากกว่า 85% ของพลังงานที่ใช้โดยสหรัฐอเมริกามาจากการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิล เชื้อเพลิงฟอสซิลทางเลือกเป็นเชื้อเพลิงจากคาร์บอนเช่นกัน แต่ได้มาจากแหล่งต่าง ๆ เช่นทรายน้ำมันและเปลี่ยนถ่านหินให้เป็นของเหลว เชื้อเพลิงทางเลือกมีความสามารถเหมือนกันในการผลิตพลังงานผ่านการเผาไหม้ แต่อาจมีความพร้อมมากขึ้น
เชื้อเพลิงฟอสซิลทางเลือกที่ใช้กันมากที่สุดอาจเป็นทรายน้ำมันหรือที่เรียกว่าน้ำมันหนักและถ่านหินกับของเหลว น้ำมันหนักหรือทรายน้ำมันเป็นส่วนผสมของทรายดินเหนียวและน้ำมัน มันผ่านกระบวนการให้ความร้อนเพิ่มอุณหภูมิภายในให้สูงพอที่จะแยกส่วนประกอบต่าง ๆ ของส่วนผสม โรงกลั่นน้ำมันจะสกัดน้ำมันซึ่งเป็นที่รู้จักกันทั่วไปในอุตสาหกรรมว่าเป็นน้ำมันดิบเบา ถ่านหินเป็นของเหลวเป็นกระบวนการที่ทำให้ของเหลวเปลี่ยนถ่านหินให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะคล้ายกับที่ใช้กับน้ำมันดิบที่มีน้ำหนักเบา แอฟริกาใต้เป็นที่ตั้งของหนึ่งในอุตสาหกรรมการกลั่นถ่านหินเป็นของเหลวที่ใหญ่ที่สุดในโลกและสามารถเติมเชื้อเพลิงได้ถึง 30% ของความต้องการน้ำมันเบนซินโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลทางเลือกนี้ ถ่านหินกับของเหลวมีประโยชน์เพิ่มเติมจากการไม่ผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากเท่ากับน้ำมันแบบดั้งเดิม
หนึ่งในประโยชน์ของเชื้อเพลิงฟอสซิลทางเลือกอาจลดต้นทุนเชื้อเพลิง ข้อเสียของเชื้อเพลิงฟอสซิลคือทรัพยากรมี จำกัด และต้องใช้เวลาหลายพันปีในการสร้างใหม่ ต้นทุนพลังงานทั่วโลกยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในขณะที่ปริมาณเชื้อเพลิงฟอสซิลลดลงอย่างต่อเนื่อง เชื้อเพลิงฟอสซิลทางเลือกอาจเสนอแหล่งใหม่สำหรับพลังงานประเภทเดียวกันและมีอยู่ในหลายประเทศที่อาจไม่มีแหล่งภายในสำหรับน้ำมันดิบหรือถ่านหินที่มีน้ำหนักเบา นอกจากนี้ประเทศที่มีแหล่งถ่านหินจำนวนมากสามารถเปลี่ยนทรัพยากรธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลทางเลือกเป็นของเหลวซึ่งอาจลดต้นทุนการนำเข้าและการใช้พลังงาน ในทำนองเดียวกันประเทศที่ไม่สามารถเข้าถึงน้ำมันดิบเบา แต่มีน้ำมันหนักจำนวนมากสามารถลงทุนในเทคโนโลยีการกลั่นและเปลี่ยนน้ำมันหนักเป็นน้ำมันดิบเบาที่ใช้งานได้
ผลกระทบของเชื้อเพลิงเหล่านี้มีต่อสิ่งแวดล้อมและค่าใช้จ่ายในการลงทุนล่วงหน้าที่สูงอาจเป็นข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดในการเปลี่ยนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลแบบเดิมไปเป็นพลังงานทางเลือก การปล่อยน้ำมันหนักและถ่านหินเป็นของเหลวระหว่างคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่า 20% ถึง 50% ในอากาศในระหว่างการผลิตกว่าน้ำมันและถ่านหินธรรมดาในระหว่างการใช้งานจริง การสกัดและการกลั่นน้ำมันหนักอาจเป็นภัยคุกคามต่อการปนเปื้อนของแหล่งน้ำในท้องถิ่นและอาจมีความเป็นไปได้สูงที่จะเกิดการรบกวนอย่างรุนแรงต่อแหล่งที่อยู่อาศัยเดิม นอกจากนี้ยังต้องการการลงทุนทางการเงินที่สำคัญในการสร้างอุปกรณ์เพื่อแยกและกลั่นน้ำมันหนักจากแหล่งธรรมชาติเพื่อให้สามารถใช้งานได้โดยเครื่องจักรที่ใช้น้ำมันและน้ำมันเบนซิน ซึ่งแตกต่างจากน้ำมันดิบเบาน้ำมันหนักไม่ได้เพิ่มขึ้นจากพื้นดินในรูปแบบที่ผู้ผลิตสามารถใช้งานได้ทันที
