Fossiiliset polttoaineet ovat polttoaineita, jotka syntyvät eliöiden biomassan fossiloituessa maaperään. Fossiilisia polttoaineita ovat mm. kivihiili, ruskohiili, maakaasu ja raakaöljystä jalostetut polttoöljyt. Kansainvälisissä luokituksissa turve luokitellaan usein fossiiliseksi polttoaineeksi, vaikka se on selvästi niitä syntyperältään nuorempi polttoaine (EU, IPCC, Tilastokeskus).[1][2] [3]
Fossiiliset polttoaineet ovat uusiutumattomia luonnonvaroja, tai hyvin hitaasti uusiutuvia,[2] kuten noin 10 000 vuoden ajanjaksolla uusiutuva turve. Fossiilisten polttoaineiden kemiallinen energia on alun perin maapallon alkuaikojen kasvillisuuden keräämää aurinkoenergiaa. Energiantuotanto fossiilisilla polttoaineilla perustuu raaka-aineen polttamiseen, missä vapautuvaa lämpöenergiaa voidaan käyttää lukuisiin eri tarkoituksiin. Polttamisessa syntyy pääosin hiilidioksidia ja vettä sekä polttoainelaadusta ja polttotekniikasta riippuen muita aineita kuten rikki- ja typpiyhdisteitä.
Fossiilisten polttoaineiden käyttö alkoi suuremmassa määrin 1850-luvulla ja on jatkanut kasvuaan kokonaismäärässä siitä asti (2020). Osuutena kokonaisenergiankulutuksesta fossiiliset polttoaineet ovat olleet selvästi suurin ja vastannus siten suurimmasta osasta samanaikaista räjähdysmäistä energian käytön kasvua.
Koska fossiilisten polttoaineiden polttaminen vapauttaa maaperään sitoutunutta ainesta ilmakehään on se huomattava kasvihuonepäästöjen ja siten antrooppisen ilmaston lämpenemisen aiheuttaja[2]. Öljyn tarjonnan ennustetaan niukkenevan jo lähitulevaisuudessa, mutta maakaasua ja hiiltä riittää maaperässä jopa sadoiksi vuosiksi (2020). Jos ilmaston lämpenemistä halutaan rajoittaa, fossiilisten polttoaineiden jäljellä olevat varannot pitäisi jättää lähes kokonaisuudessaan maan poveen.[4] Fossiilisten polttoaineiden päästöjen olisi lähdettävä globaalisti laskuun 2020 mennessä, jotta Pariisin ilmastosopimuksen tavoitteet voidaan saavuttaa.[5]