Som namnet antyder är fossila bränslen rester av forntida organismer som levde och dog för miljoner år sedan. När de utvinns och används i processer som förbränning eller förbränning frigör dessa bränslen den lagrade energin i form av värme och kraft. Denna process är ett exempel på kemisk energiomvandling, där de molekylära bindningarna i bränslemolekylerna lagrar och frigör energi när de förbränns med syre.
Kolatomerna i fossiliserade växter reagerar med syre under förbränning och frigör koldioxid och vatten som biprodukter. Som ett resultat frigör förbränning av fossila bränslen stora mängder energi låst i deras kemiska bindningar, vilket möjliggör transport, elproduktion och andra industriella processer.