Fosilna goriva so naravni viri, ki nastanejo z dolgotrajnim razpadom odmrlih organizmov in se zgorevajo za proizvodnjo energije. Za to vrsto goriva je običajno značilna visoka vsebnost ogljika in ogljikovodikov. Premog, nafta in zemeljski plin predstavljajo večino fosilnih goriv, ki se uporabljajo po vsem svetu. Pri gorenju fosilnih goriv se v zrak sprosti stranski produkt ogljikovega dioksida, znan kot toplogredni plini, za katerega se sumi, da povzroča dvig površinskih temperatur na Zemlji. Fosilna goriva so vse manj blaga po velikem povpraševanju; na primer, več kot 85 % energije, ki jo porabijo Združene države, prihaja iz zgorevanja fosilnih goriv. Alternativna fosilna goriva so tudi oblike goriva na osnovi ogljika, vendar se pridobivajo iz različnih virov, kot so naftni pesek in pretvarjanje premoga v tekočino. Alternativna goriva imajo enako sposobnost proizvajanja energije z izgorevanjem, vendar so lahko bolj dostopna.
Najpogostejša alternativna fosilna goriva so lahko naftni pesek, znan tudi kot težka nafta, in premog v tekočino. Težka nafta ali oljni pesek je mešanica peska, gline in olja. Podvrže se procesu segrevanja, pri čemer se notranja temperatura dvigne dovolj visoko, da loči različne komponente mešanice. Rafinerija nato pridobiva nafto, ki je v industriji splošno znana kot lahka surova. Premog v tekočino je proces utekočinjanja, ki pretvori premog v proizvod, ki je po uporabi podoben lahki surovi nafti. Južna Afrika je dom ene največjih industrij rafiniranja premoga v tekočino na svetu in lahko s tem alternativnim fosilnim gorivom zapolni do 30 % svojih potreb po bencinu. Premog v tekočino ima dodatno prednost, da ne proizvaja toliko ogljikovega dioksida kot tradicionalno olje.
Ena od prednosti alternativnih fosilnih goriv so lahko nižji stroški goriva. Pomanjkljivost fosilnih goriv je, da so viri omejeni in zahtevajo več tisoč let za regeneracijo. Svetovni stroški energije še naprej naraščajo, medtem ko se obstoječa oskrba s fosilnimi gorivi vztrajno zmanjšuje. Alternativna fosilna goriva lahko ponudijo nove vire za podobne vrste energije in so na voljo v mnogih državah, ki morda nimajo notranjih virov za lahko surovo nafto ali premog. Poleg tega bi države z velikimi zalogami premoga lahko svoje naravne vire pretvorile v alternativno fosilno gorivo iz premoga v tekoče, kar bi lahko znižalo stroške uvoza in porabe energije. Podobno bi lahko države, ki nimajo dostopa do lahke surove nafte, vendar imajo velika polja težke nafte, vlagale v tehnologijo rafiniranja in to težko nafto pretvorile v uporabno lahko surovo nafto.
Vpliv teh goriv na okolje in zahtevani visoki vnaprejšnji stroški naložb lahko predstavljajo največjo pomanjkljivost prehoda s konvencionalnih na alternativna fosilna goriva. Težko olje in premog v tekočino sproščata med 20 % in 50 % več ogljikovega dioksida v zrak med proizvodnjo kot običajna nafta in premog med dejansko uporabo. Pridobivanje in rafiniranje težke nafte lahko prav tako predstavljata grožnjo kontaminacije za lokalne oskrbe z vodo in imata lahko tudi možnost velikega motenja obstoječih habitatov. Običajno so potrebne tudi velike finančne naložbe za vzpostavitev opreme za pridobivanje in rafiniranje težke nafte iz naravnih polj, da bi jo lahko uporabili stroji na nafto in bencin. Za razliko od lahke surove nafte se težka nafta ne dviga iz tal v obliki, ki bi jo proizvajalci takoj uporabili.