Việc khai thác và sử dụng nhiên liệu hoá thạch hiện nay có thể gây ô nhiễm môi trường:
- Khai thác nhiên liệu hóa thạch gây hủy hoại toàn bộ thảm thực vật, xói mòn đất, mất nơi cư trú của nhiều sinh vật; nước thải quặng mỏ trong quá trình khai thác và xử lí nguyên liệu khai thác gây ô nhiễm đất và nước xung quanh; sự cố rò rỉ dầu gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước; rò rỉ khí thiên nhiên trong quá trình khai thác góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính.
- Quá trình tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch phát thải lượng lớn khí thải độc hại như cacbon dioxit (CO2), sunfua dioxit (SO2), … phát thải các kim loại nặng, bụi mịn gây bệnh tim mạch, hô hấp cho con người và góp phần làm nóng lên toàn cầu.