Dannelse av olje og gass begynte for mange millioner år siden. Energi fra solen ble lagret i alger, plankton, tang og tare. Dette samlet seg på bunnen. Etter hvert ble lagene av organisk masse dekket av sand og slam, og det bygget seg opp et høy trykk. I stedet for å brytes ned, ble det organiske materialet under høyt trykk og høy temperatur omdannet til olje og gass.

Kull er dannet i områder der det tidligere var enorme skoger. Etter hvert som trærne døde, ble de gradvis begravd. Der det var myrlendt område, ble ikke trærne brutt ned fullstendig, og store mengder torvlignende materiale bygget seg opp. Over et langt tidsrom bygget dette seg gradvis opp, og biomassen ble stadig dypere begravd. Varme som kom fra jordens indre hevet temperaturen, og vann, hydrogen og nitrogen ble fjernet, slik at det gjenværende materialet ble rikt på karbon. Det er dette som kalles kull. Kull består i stor grad av karbon, i tillegg til hydrogen, oksygen, nitrogen og svovel.

Fossile energiressurser inneholder langt mer kjemisk energi pr. vekt- og volumenhet, enn det biologiske materialet den biomassen disse opprinnelig ble dannet av. Dette skyldes at fossile brensler er dannet under meget høyt trykk og høye temperaturer. 

Til gruppen fossile energiressurser hører følgende:

• Kull

• Råolje

• Naturgass

• Oljesand og oljeskifer