Lähes jokainen polttoaine kuluttaa ilmaan erilaisia aineita. Nämä polttoainepäästöt, varsinkin kun ne tulevat fossiilisista polttoaineista, voivat olla erittäin haitallisia ympäristölle ja ihmisten, eläinten ja kasvien elämälle. Kun fossiilinen polttoaine poltetaan, se pyrkii vapauttamaan merkittävän määrän hiilidioksidia ilmaan; se voi myös vapauttaa muita haitallisia aineita, kuten rikkidioksidia tai hiilimonoksidia. Fossiilisia polttoaineita poltetaan ympäri maailmaa lukemattomiin tarkoituksiin, jotka vaihtelevat autojen ja lentokoneiden virtalähteestä sähköenergian tuottamiseen. Fossiilisten polttoaineiden joukkopoltto vapauttaa valtavia määriä polttoainepäästöjä, joilla voi olla laaja-alaisia vaikutuksia moniin eri asioihin.
Yksi suurimmista huolenaiheista ihmisten polttoainepäästöistä on niiden vaikutus ympäristöön. Monet polttoaineiden palamisesta vapautuvat kaasut, kuten hiilidioksidi, ovat kasvihuonekaasuja, jotka aiheuttavat kasvihuoneilmiön ja edistävät ilmaston lämpenemistä. Hiilidioksidi on yksi tärkeimmistä fossiilisten polttoaineiden polttamisesta aiheutuvista polttoainepäästöistä, joten ympäristövaikutus on merkittävä. Fossiiliset polttoaineet ovat pääasiassa hiilivetyjä, joten niiden polttaminen katkaisee hiilen ja vedyn väliset siteet, hiiliatomit sitoutuvat happiin ja hiilidioksidia vapautuu.
Hiilimonoksidipäästöt ovat toinen vaarallinen polttoainepäästö, mutta hiilimonoksidipäästöt ovat suoraan haitallisia ihmisille. Hiilimonoksidipäästöt johtuvat fossiilisten polttoaineiden epätäydellisestä palamisesta, mikä tapahtuu autojen kemiallisissa prosesseissa. Tämän seurauksena autot on varustettu katalysaattoreilla, jotka hapettavat hiilimonoksidin hiilidioksidiksi, joka on vähemmän haitallista suoraan. Katalysaattorit aiheuttavat myös muita kemiallisia reaktioita, jotka tekevät joistakin muista fossiilisten polttoaineiden polttamisen tuotteista hieman vähemmän vaarallisia.
Polttoainepäästöt johtavat vaaralliseen ja haitalliseen prosessiin, jota kutsutaan happosateeksi, jossa fossiilisten polttoaineiden palamisen myötä ilmakehään vapautuvat kemikaalit palaavat maahan happamien saostumien muodossa. Tämä voi olla erittäin haitallista kasveille, vesihuollolle, vesieläimille ja joillekin ihmisen tekemille esineille. Rikkidioksidi on yhdiste, joka liittyy yleisimmin happosateeseen; se liukenee ilmakehän kosteuteen ja muuttuu rikkihapoksi. Typpioksidit voivat myös edistää happosateita ja ovat yleisiä autojen pakokaasuissa. Lyijy -yhdisteitä voi vapautua myös polttamalla fossiilisia polttoaineita; suurina pitoisuuksina nämä polttoainepäästöt voivat heikentää lapsia.