Fossiilkütused on loodusvarad, mis tekivad surnud organismide pikaajalisel lagunemisel ja mida põletatakse energia tootmiseks. Seda tüüpi kütust iseloomustab tavaliselt kõrge süsiniku ja süsivesinike sisaldus. Süsi, nafta ja maagaas moodustavad suurema osa maailmas kasutatavatest fossiilkütustest. Fossiilkütuste põletamisel eraldub õhku süsihappegaasi kõrvalsaadus, mida nimetatakse kasvuhoonegaasideks ja mis kahtlustatakse põhjustavat Maa pinnatemperatuuri tõusu. Fossiilkütused on kahanev kaup, mille nõudlus on suur; näiteks rohkem kui 85% USA kasutatavast energiast pärineb fossiilkütuste põletamisest. Alternatiivsed fossiilsed kütused on samuti süsinikupõhised kütusevormid, kuid neid saadakse erinevatest ressurssidest, nagu naftaliivad ja kivisöe muutmine vedelaks. Alternatiivsetel kütustel on sama võime põlemisel energiat toota, kuid need võivad olla kergemini kättesaadavad.
Kõige levinumad alternatiivsed fossiilkütused võivad olla naftaliivad, tuntud ka kui raskeõli, ja kivisüsi vedelikuks muutmine. Raske õli ehk õliliivad on liiva, savi ja õli segu. See läbib kuumutamisprotsessi, tõstes sisetemperatuuri piisavalt kõrgele, et eraldada segu erinevad komponendid. Seejärel ekstraheerib rafineerimistehas õli, mida tööstuses üldiselt tuntakse kerge toornafta nime all. Kivisüsi vedelaks muutmine on vedelamisprotsess, mille käigus kivisüsi muudetakse heleda toornafta kasutusviisiga sarnaseks tooteks. Lõuna-Aafrika Vabariik on koduks ühele maailma suurimale kivisöe vedelaks rafineerimise tööstusele ja suudab seda alternatiivset fossiilkütust kasutades täita kuni 30% oma bensiinivajadusest. Kivisöe vedelaks muutmise eeliseks on see, et see ei tooda nii palju süsinikdioksiidi kui traditsiooniline õli.
Üks alternatiivsete fossiilkütuste eeliseid võib olla madalamad kütusekulud. Fossiilkütuste puuduseks on see, et ressursid on piiratud ja nende taastumine nõuab tuhandeid aastaid. Globaalsed energiakulud kasvavad jätkuvalt, samal ajal kui olemasolev fossiilkütuste pakkumine pidevalt väheneb. Alternatiivsed fossiilkütused võivad pakkuda uusi allikaid sarnaste energialiikide jaoks ja on saadaval paljudes riikides, kus ei pruugi olla sisemisi allikaid kerge toornafta või kivisöe jaoks. Lisaks võivad suurte kivisöevarudega riigid muuta oma loodusvarad kivisöest vedelaks alternatiivseks fossiilkütuseks, mis võib vähendada energia impordi- ja kasutuskulusid. Samamoodi võiksid riigid, kellel puudub juurdepääs kergele toornaftale, kuid millel on suured raske nafta väljad, investeerida rafineerimistehnoloogiasse ja muuta selle raske nafta kasutatavaks kergeks toornaftaks.
Nende kütuste mõju keskkonnale ja vajalikud suured esialgsed investeerimiskulud võivad kujutada endast suurimat puudust tavapärastelt fossiilkütustelt alternatiivsele kütustele üleminekul. Raske õli ja kivisüsi vedelikuks eralduvad tootmise käigus õhku 20–50% rohkem süsihappegaasi kui tavalised õlid ja kivisüsi tegeliku kasutamise ajal. Raske nafta kaevandamine ja rafineerimine võib samuti kujutada endast saastamisohtu kohalikele veevarudele ning potentsiaalselt olemasolevaid elupaiku ulatuslikult häirida. Tavaliselt nõuab see ka suuri rahalisi investeeringuid, et luua seadmed looduslikest põldudest raske nafta kaevandamiseks ja rafineerimiseks, et muuta see nafta- ja bensiinimootoriga masinate jaoks kasutatavaks. Erinevalt kergest toornaftast ei tõuse raskeõli maapinnast üles tootjatele koheselt kasutataval kujul.