Fossile Energien stammen aus lebender Materie pflanzlichen oder tierischen Ursprungs. Zu ihnen gehören Kohle, Öl und Erdgas. Ihre Verwendung als Brennstoff nahm im Laufe des 19. Jahrhunderts mit den Anfängen der «industriellen Revolution» stark zu.
Kohle ist die ergiebigste und weltweit am weitesten verbreitete fossile Energiequelle. Öl ist jedoch heutzutage weltweit die bedeutendste Energiequelle.
Durch die Ölkrisen der siebziger Jahre hat die Bedeutung von Gas zugenommen und es macht inzwischen fast einen linen Viertel des weltweiten Energieverbrauchs aus.

Wärmekraftwerke nutzen Verbrennungsenergie. Sie gehören zu den nicht erneuerbaren Energien, die von einer Quelle abhängig sind, deren zurzeit bekannte Vorkommen begrenzt sind. Kernkraftwerke erzeugen darüber hinaus laufend Abfälle.
Heutzutage werden Wärmekraftwerke ab einer bestimmten Leistung (ca. 200 MW) als Kombinationskraftwerke konzipiert: Gasturbinen erzeugen über einen Wechselstromgenerator Strom. Der Dampf aus der Abwärme des Kessels wird über eine Turbine geleitet und erzeugt ebenfalls Strom (Kombinationskraftwerk oder Gas-Dampfturbinenkraftwerk). Der Elektrizitätsertrag dieser Anlagen beträgt fast 60 %. Die Gasturbinen sind mit Zweistoffbrennern für Erdgas und Öl ausgestattet und daher für die Gasindustrie von Interesse. Da in der Schweiz nur wenige grosse Industriekunden Erdgas verwenden, sind diese Kraftwerke dafür ausgelegt, von Erdgas auf Heizöl umzuschalten, wodurch die Lasteigenschaften beim Verbrauch von Erdgas verbessert werden können. Daher kann der Zukauf teurer Leistung zur Deckung von Nachfragespitzen im Winter vermieden werden.
Man kann mit Wärmekraftwerken oder mit Kraft-Wärme-Kopplungskraftwerken aus Erdgas Strom erzeugen. Letztere werden in der Schweiz seit langem dezentral in grosser Anzahl eingesetzt, Wärmekraftwerke befinden sich dagegen zurzeit noch in der Projektphase.