Intorno a 450 milioni di anni fa il livello di concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera raggiunse picchi più elevati di quelli che abbiamo oggi, portando a temperature molto elevate, radiazioni ultraviolette, tempeste e fenomeni naturali violenti. Questo ambiente rendeva difficile la sopravvivenza delle prime forme di vita che iniziavano ad affacciarsi sulla terraferma. Ma qualcosa, in un tempo relativamente breve, cambiò.

Le piante, che per la prima volta si manifestavano sulla terra, risolsero la difficile situazione. Le nuove foreste arboree, in pochi milioni di anni, iniziarono ad assorbire l'anidride carbonica presente nell'atmosfera, e utilizzando il carbonio per produrre sostanze organiche, ne ridussero la concentrazione di circa dieci volte, rendendo possibile l'inizio della vita animale terrestre. La grande quantità di carbonio assorbita venne fissata nelle piante e negli organismi marini fotosintetici. La sepoltura e la trasformazione chimico-fisica di questi organismi nella crosta terrestre ha creato nel sottosuolo dei giacimenti di carbone e di petrolio, che poi l'uomo ha deciso di estrarre e bruciare, rilasciando ogni giorno grandissime quantità di anidride carbonica, che amplificano l'effetto serra e aumentano le temperature.

La formazione del petrolio richiede dai 10 ai 100 milioni di anni a seconda della temperatura. I resti organici si depositano sul fondo dei mari, e sono ricoperti da strati di sabbia e argilla, che ne impediscono la decomposizione. Man mano che si formano altri strati di sedimenti, i resti organici vengono sepolti sempre più in profondità e si trasformano in idrocarburi, in un ambiente tipicamente anossico. I movimenti tettonici deformano gli strati di roccia e creano le trappole petrolifere, dove gli idrocarburi e il gas naturale si accumulano nei vuoti delle rocce porose. Nel tempo, i sedimenti si solidificano in roccia madre, che matura e si trasforma in kerogene e poi in idrocarburi naturali. Il petrolio, essendo un liquido oleoso, si sposta dalla roccia madre alle rocce permeabili più vicine che fungono da roccia serbatoio. Queste sono prevalentemente rocce arenarie che creano una trappola per il petrolio, che si ferma e crea un giacimento. 

Il carbone è la fonte di energia fossile che ha dato avvio alla prima rivoluzione industriale, ed è la più inquinante. E' considerato responsabile di inquinanti atmosferici dannosi per la salute umana, come il biossido di zolfo, l'ossido di azoto e le particelle fini, come le micro polveri (in particolare PM2.5). La combustione del carbone produce inoltre molte sostanze chimiche cancerogene certe secondo l'IARC come il benzopirene, le diossine, il benzene e gli idrocarburi policiclici aromatici, e rilascia inoltre grandi quantità di isotopi radioattivi che hanno effetti mutageni sul genoma degli embrioni. 

Il carbone è quindi responsabile del 45% delle emissioni di CO2 causate dai combustibili fossili. Ridurre il suo utilizzo e adottare fonti di energia pulita e rinnovabile sono passi cruciali per affrontare il cambiamento climatico. Nonostante ciò, il carbone rappresenta ancora oltre il 28% dell'energia consumata a livello mondiale. Paesi emergenti come la Cina e l'India, ma anche Russia e Stati Uniti continuano ad utilizzare in modo massiccio il carbone per sostenere la loro crescita economica, nonostante la sua natura nociva. La produzione mondiale di carbone è cresciuta significativamente tra il 1978 e il 2020, raggiungendo valori record nel 2014, 2018 e 2019. Nel 2020 si è registrata una leggera diminuzione, tranne in Cina dove la produzione è aumentata dell'1,1%. 

Il carbone viene principalmente utilizzato nei settori energetico, del cemento e dell'industria chimica. In Italia, le centrali a carbone coprono circa l'11% del consumo elettrico totale, ma contribuiscono ancora per circa un terzo delle emissioni di CO2 nel sistema elettrico italiano. Nonostante in passato ci fossero progetti per la costruzione di nuove centrali a carbone, questi sono stati abbandonati a causa dei cambiamenti nel mercato e dell'opposizione pubblica.