1. Akkumulering af organisk stof: Fossile brændstoffer begynder med akkumulering af store mængder død organisk stof, primært fra planter og undertiden alger. Dette sker i miljøer, hvor der er rigeligt liv, men begrænset ilt, såsom sumpe, myrer og gamle havbund.
2. Begravelse og sedimentation: Over tid bygger lag af sediment (sand, mudder osv.) OP på toppen af det organiske stof, og begraver det dybere og dybere. Vægten af dette sediment skaber tryk og varme.
3. Transformation og diagenese: Under trykket og varmen gennemgår det organiske stof en række kemiske ændringer. Bakterier begynder at nedbryde materialet, men i et iltfattigt miljø er processen ufuldstændig. Materialet omdannes gradvist til en blanding af kulbrinter (molekyler lavet af kulstof og brint).
4. Dannelse af kul, olie og naturgas:
* Kul: Dannet primært fra plantemateriale, kulformer ved relativt lave temperaturer og tryk.
* olie og naturgas: Form fra marine organismer, især alger. De kræver højere temperaturer og tryk, der typisk findes dybere underjordisk.
Kortfattet:
Fossile brændstoffer dannes fra transformationen af det gamle organiske stof under intensivt pres og varme over millioner af år. De betragtes som "ikke-vedvarende", fordi deres dannelse tager så lang tid, hvilket gør dem til en endelig ressource.