เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ หรือ เชื้อเพลิงฟอสซิล (อังกฤษ: fossil fuel; เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์เป็นศัพท์ทางธรณีวิทยา ส่วนเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นศัพท์ทางวิศวกรรมเครื่องกล) หรือแร่เชื้อเพลิง (อังกฤษ: mineral fuel) เป็นเชื้อเพลิงอันเกิดแต่ซากดึกดำบรรพ์ซึ่งได้แก่ไฮโดรคาร์บอนที่พบจากช่วงชั้นดิน (layer) ด้านบนสุดของเปลือกโลก
เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์มีตั้งแต่แร่สารระเหยสูง (volatile material) ซึ่งมีอัตราคาร์บอนต่อไฮโดรเจนต่ำ เป็นต้นว่า แก๊สมีเทน ไปจนถึงปิโตรเลียมเหลว (liquid petroleum) และแร่ไร้สารระเหย (nonvolatile material) ซึ่งแร่ไร้สารระเหยนี้มักประกอบด้วยคาร์บอนบริสุทธิ์ เป็นต้นว่า ถ่านแอนทราไซต์ (anthracite coal) ทั้งนี้ แก๊สมีเทนอันมีในแร่สารระเหยสูงเช่นว่าสามารถพบได้ในสารจำพวกไฮโดรคาร์บอนเพียงจำพวกเดียวก็ได้ ในสารจำพวกไฮโดรคาร์บอนประสมกับน้ำมันก็ได้ และในรูปมีเทนผังหนา (methane clathrate) ก็ได้
ใน พ.ศ. 2548 องค์การข้อมูลข่าวสารด้านพลังงานแห่งสหรัฐอเมริกา (United States Energy Information Administration) ได้ประเมินว่าในบรรดาผลิตผลจากพลังงานในโลกนี้ ร้อยละแปดสิบหกมีต้นกำเนิดจากการเผาผลาญเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ ร้อยละหกจุดสามกำเนิดแต่พลังงานไฟฟ้าจากน้ำ (hydroelectric) และร้อยละหกจากพลังงานนิวเคลียร์ ส่วนร้อยละศูนย์จุดเก้าที่เหลือจากแหล่งพลังงานอื่น ๆ เป็นต้นว่า ความร้อนจากธรณีภาค (geothermal) พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานจากไม้ และพลังงานจากของใช้แล้ว
เป็นแร่เชื้อเพลิงที่มีสถานะเป็นของแข็ง มีความเปราะมีสีต่างๆ เช่น สีดำ น้ำตาล น้ำตาลแกมดำ และน้ำตาลเข้ม เกิดจากการทับถมและแปรสภาพจากพืช มี 5 ชนิด คือ
เป็นแร่เชื้อเพลิงที่มีสถานะเป็นของเหลว มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นสารประกอบของไฮโดรเจนและคาร์บอน จึงถูกเรียกว่าเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่พบบ่อยที่สุด ที่มีสีน้ำตาลแกมเขียว แต่อาจพบสีอื่นบ้าง เช่น สีเหลืองเข้ม น้ำตาลเกือบดำ เมื่อนำน้ำมันดิบมากลั่นแยกจะได้น้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันหล่อลื่นสำหรับเครื่องยนต์ ประเภทต่างๆ ให้พลังงานความร้อนและแสงสว่าง ส่วนที่เหลือจากการกลั่นน้ำมัน และก๊าซหุงต้มแล้ว นำไปใช้เป็นวัตถุดิบของอุตสาหกรรมปิโตรเคมิคัลนำมาใช้ ประดิษฐ์ของใช้สำเร็จรูปอื่นๆอีกประมาณ 300 ชนิด เช่น สารพวกพลาสติก ไนลอน เส้นใยสังเคราะห์ ปุ๋ย ยารักษาโรค สีผงซักฟอก เป็นต้นกากที่เหลือตกค้างซึ่งเป็นส่วน ที่หนักที่สุดจะได้แก่ ยางมะตอยซึ่งนิยมนำมาทำผิวถนนลาดยาง น้ำมันดิบเกิดจากการทับถมของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ในสมัยอดีต มีหินปูน ดินเหนียว ทรายและอื่นๆ ตกตะกอนทับถมมาเป็นชั้นๆ ต่อมาเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงทางด้าน ของแรงกดดันและอุณหภูมิในชั้นหิน ทำให้เกิดการแปรสภาพทางเคมีและฟิสิกส์ กลายเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นน้ำมันดิบแทรกตัวอยู่ในเนื้อของหินดินดาน หินทรายและหินปูนที่มีเนื้อพรุน แหล่งที่พบมาก คือ อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่และในอ่าวไทย
เกิดเช่นเดียวกับน้ำมันและถ่านหินเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ในสถานะของก๊าซส่วนใหญ่ประกอบไปด้วยก๊าซมีเทนก๊าซนี้นอกจากจะได้จาก แหล่งธรรมชาติแล้วยังได้จากการกลั่นน้ำมันและอาจกลั่นหรือสกัดจากขยะหรือ โรงกำจัดของเสียต่างๆ แต่ได้ปริมาณน้อย สามารถนำมาใช้เป็นพลังงานแทนน้ำมันดิบได้ การใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงหุงต้ม ประกอบอาหารหรือให้ความอบอุ่นหรืออื่นๆ ต้องใช้ความระมัดระวังถ้าเกิดการรั่วอาจติดไฟและระเบิดได้ง่าย การเจาะหาแหล่งน้ำมันในอ่าวไทยปรากฏพบก๊าซธรรมชาติเป็นจำนวนมาก และสามารถนำมาใช้ได้ตั้งแต่เดือนกันยายน พ.ศ. 2524 ถึงปัจจุบัน ก๊าซธรรมชาติเมื่อถูกอัดด้วยความดันสูงและส่งผ่านท่อจากบ่อน้ำมัน หรือถูกทำให้เป็นของเหลวและเก็บเป็น LPG ( Liguefied Petroleum Gas ) จัดเป็นก๊าซธรรมชาติซึ่งได้จากการกลั่นแล้วบรรจุในภาชนะในสภาพ ที่เป็นของเหลวภายใต้ความดันสูง มีองค์ประกอบที่สำคัญคือโพรเพนและบิวเทน ซึ่งมีชื่อเรียกทางการค้าหลายชื่อ เช่น ก๊าซปิโตรเลียมเหลว ก๊าซหุงต้ม ก๊าซเหลว เป็นต้น ใช้ในครัวเรือนและวงการอุตสาหกรรมมาก ปกติ LPGเป็นก๊าซที่ไม่มีกลิ่นฉะนั้นเพื่อความปลอดภัย จึงเติมกลิ่นลงไปเพื่อเตือนให้ทราบในกรณีที่ก๊าซรั่ว สารที่เติมลงไป คือ Ethyl mercaptan , Thiophane sulphide เป็นต้น โดยเติม 680 กรัมต่อ 1,000 แกลลอนของ LPG
