Tri glavne oblike fosilnih goriv - premog, nafta in zemeljski plin - so nastale v obdobju ogljika, ki je ime dobilo po ogljiku, skupnem elementu vseh fosilnih goriv. Nastali so iz organskih ostankov rastlin in živali, ki so bili zaradi izpostavljenosti toploti in pritisku zemeljske skorje v milijonih let pretvorjeni v premog, nafto ali zemeljski plin. Organska korenina fosilnih goriv pojasnjuje prisotnost ogljika, vendar so tudi drugi elementi, kot so vodik, žveplo, dušik in kisik, sestavni deli fosilnih goriv.
Premog
Po podatkih Penn State College of Earth and Mineral Sciences je premog sestavljen iz ogljika, vodika, dušika, žvepla in kisika. Obstajajo tri vrste premoga, od katerih ima vsaka svojo kemično sestavo. Največ ogljika ima antracit, medtem ko je lignit najnižji v ogljiku, največ pa v vodiku in kisiku. Vsebnost bituminoznega premoga je med antracitom in lignitom. V premogu je tudi nekaj mineralov, to so običajno kremen, pirit, glineni minerali in kalcit. Elementi, kot so železo in cink, ki ostanejo v šoti, ali plasti razpadlih rastlin, ki se sčasoma oblikujejo v premog, se lahko kombinirajo, da ustvarijo te minerale.
Zemeljski plin
Tako kot premog je tudi zemeljski plin sestavljen iz ogljika, vodika, dušika, žvepla in kisika. Nima vsebnosti mineralov kot premog in po trditvah kalifornijske komisije za energijo je zemeljski plin namesto trde, črne snovi lažji od zraka. Nima vonja in ga ne vidite, najdemo ga v bližini podzemne nafte. Ogljikovi in vodikovi elementi v zemeljskem plinu se običajno kombinirajo in tvorijo plin metan ali CH4, ki je zelo vnetljiv.
Olje
Nafta ali zemeljsko olje je tudi sestavljeno iz ogljika, vodika, žvepla, kisika in dušika, vendar je v tekoči obliki. Tako nafta kot zemeljski plin najdemo pod zemljo med gubami kamnin ali znotraj poroznih kamnin, ki zadržujejo olje. Ko diatomeji, morska bitja, kot je fitoplankton, umrejo in padejo na morsko dno, so na koncu pokopani v usedlinah in kamninah. Pod velikim pritiskom in vročino te plasti diatomejev postanejo nafta ali zemeljski plin. Če so razmere prevroče, je verjetneje, da bo olje postalo plin. Olje se koplje in nato rafinira v bencin, kerozin ali druge izdelke.
Izgorevanje
Zgorevanje se zgodi, ko fosilna goriva izgorijo in elementi v fosilnih gorivih oksidirajo ali se kombinirajo s kisikom. Ko premog izgori, ogljik oksidira in tvori ogljikov dioksid ali CO2. Podobno dušik postane dušikov oksid ali NO2, žveplo pa žveplov dioksid ali SO2. Vsebnost mineralov v premogu in olju postane pepel.
