Se denominan así por ser el resultado de procesos geológicos que tuvieron lugar hace cientos de millones de años. En dichos procesos se acumuló, y por tanto se concentró, la energía solar captada por microorganismos, animales y plantas prehistóricas. Por esa razón también se les llama “energía solar antigua” o “energía solar concentrada”. Los combustibles fósiles son recursos energéticos no renovables y entre ellos se encuentran el petróleo, el gas natural, el carbón mineral, las arenas petrolíferas y los hidratos de metano.
La especie humana, en el devenir de su desarrollo, ha realizado dos transiciones energéticas. Ambas transiciones han estado vinculadas con la introducción de nuevas tecnologías que caracterizaron las respectivas etapas. La primera transición fue de la madera y el carbón vegetal al carbón mineral y se asocia a la primera Revolución Industrial, que tuvo lugar entre 1760 y 1830, cuando se desarrollaron tecnologías como la máquina de vapor, el ferrocarril y las máquinas textiles. La segunda transición fue del carbón mineral al petróleo y sus derivados. Esta transición se desarrolló a la par de la segunda revolución industrial, que tuvo lugar entre 1860 y 1930. En dicho período comenzó una mayor utilización de la electricidad, y marcó el comienzo de la industria del transporte aéreo y el desarrollo a gran escala de la industria siderúrgica.