Трите основни форми на изкопаеми горива - въглища, нефт и природен газ - са се образували по време на карбоновия период, който е получил името си от въглерода, често срещан елемент във всички изкопаеми горива. Те са се образували от органични останки от растения и животни, които са били превърнати във въглища, нефт или природен газ чрез излагане на топлина и натиск на земната кора в продължение на милиони години. Органичният корен на изкопаемите горива обяснява наличието на въглерод, но други елементи като водород, сяра, азот и кислород също са компоненти на изкопаемите горива.
Въглища
Според Penn State College of Earth and Mineral Sciences въглищата се състоят от въглерод, водород, азот, сяра и кислород. Има три вида въглища, всеки от които има свой собствен химичен състав. Антрацитът има най-много въглерод, докато лигнитът е с най-ниско съдържание на въглерод, но най-висок във водород и кислород. Съдържанието на битуминозни въглища е между антрацит и лигнит. Въглищата също имат известно минерално съдържание, което обикновено е кварц, пирит, глинени минерали и калцит. Елементи като желязо и цинк, които остават в торфа, или слоеве от разложени растения, които в крайна сметка се превръщат във въглища, могат да се комбинират, за да създадат тези минерали.
Природен газ
Подобно на въглищата, природният газ се състои от въглерод, водород, азот, сяра и кислород. Той няма минерално съдържание като въглищата и вместо твърдо, черно вещество, природният газ е по-лек от въздуха, според Калифорнийската енергийна комисия. Той няма мирис и не можете да го видите и се намира в близост до подземен нефт. Въглеродните и водородните елементи в природния газ обикновено се комбинират, образувайки метан или СН4, който е лесно запалим.
Масло
Нефтът или нефтът също се състои от въглерод, водород, сяра, кислород и азот, но е в течна форма. Както нефтът, така и природният газ се намират под земята между гънки на скали или вътре в порести скали, които задържат петрола. Когато диатомеите, морски създания като фитопланктон, умират и падат на морското дъно, те в крайна сметка се погребват в утайки и скали. Под голямо налягане и топлина тези слоеве диатомове се превръщат в нефт или природен газ. Ако условията са твърде горещи, маслото е по-вероятно да стане газ. Нефтът се добива и след това се пречиства в бензин, керосин или други продукти.
Изгаряне
Изгарянето се случва, когато изкопаемите горива се изгарят и елементите в изкопаемите горива се окисляват или се комбинират с кислород. При изгаряне на въглищата въглеродът се окислява, образувайки въглероден диоксид или CO2. По същия начин азотът се превръща в азотен оксид или NO2, а сярата се превръща в серен диоксид или SO2. Съдържанието на минерали във въглищата и петрола става пепел.