Grundlage aller Energiereserven sind Kernfusionen, Kernspaltungen und zu einem sehr kleinen Teil die Gravitation. Letztere verursacht die Drehung des Mondes um die Erde und damit die Gezeiten der Weltmeere. Gezeitenkraftwerke leisten einen sehr kleinen Beitrag zur Energieerzeugung auf der Erde. Kernfusion und Kernspaltung halten die Erde warm, denn von außen strahlt die Sonne mit Hilfe der Kernfusion, und im Inneren der Erde wird eine Temperatur von etwa 7000 K auch mit Kernspaltung aufrechterhalten. Man kann sich die Sonne als Fusions- und das Erdinnere als Kernspaltungsreaktor vorstellen, siehe Kernenergie. Das Potenzial dieser Energievorräte wird Milliarden von Jahren reichen. Aber schon die in diesem Jahrhundert geborenen Menschen werden die Erschöpfung des Potenzials wesentlicher Energiequellen selbst erleben, die die Sonnenstrahlung im Laufe der Erdgeschichte aufgebaut und die Menschheit zweihundert Jahre lang extensiv ausgebeutet hat.
Das Wort fossil (von lat. fossilis "[aus]gegraben“) wurde von Agricola eingeführt. Der als Vater der Mineralogie bekannte Georgius Agricola war 1514-1518 Student in Leipzig und veröffentlichte 1546 sein berühmtes Werk "De natura fossilium". Fossilien werden Stoffe genannt, die in geologischer Vorzeit (Zehntausend bis Milliarde Jahre) aus Abbauprodukten von toten Pflanzen und Tieren entstanden sind.
Die Erdgas- und Erdöllagerstätten sind eine Milliarde bis 100 Millionen Jahre alt. Die Entstehung der Steinkohle liegt 500 bis 100 Millionen Jahre zurück. Vor 10 bis 100 Millionen Jahren ist die Braunkohle entstanden.
Bei den Bodenschätzen Erdöl, Erdgas, Kohle und Uran unterscheidet man zwischen Reserven und Ressourcen. Reserven sind einheitlich definiert als die Bodenschätze, die derzeit technisch und wirtschaftlich gewinnbar sind. Für Ressourcen werden unterschiedliche Definitionen verwendet. Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe BGR bezeichnet als Ressourcen die Mengen eines Energierohstoffs, die geologisch erwartet oder nachgewiesen sind, aber derzeit noch nicht wirtschaftlich gewonnen werden können.
Die Erdölreserven wachsen zwar ständig durch die Erkundung neuer Quellen. Es besteht aber kein Zweifel darüber, dass gegenwärtig die fossilen Lager etwa zur Hälfte geleert sind, und die Reserven im jetzigen Jahrhundert verbraucht werden. Für Erdöl wird international neben der Masseneinheit Tonne (oder Gt = 109 t) auch noch die US‑amerikanische Volumeneinheit Barrel verwendet, die genau dem Volumen von 158,9873 Litern entspricht. Barrel kommt vom englischen Wort für Fass. Mit einer Dichte des Erdöls von 0,8617 t/m³ entspricht das einer Masse von 137 kg/barrel oder 0,137 t/barrel.
Angaben von Reserven und Ressourcen in den folgenden Abschnitten sind aus der Studie des BGR übernommen. Die Energiestudie 2023 ist im Februar 2024 erschienen und beschreibt den Stand Ende 2022. Von 1950 bis 2021 hat BP jährlich eine Welt-Energie-Statistik publiziert. Die Aufgabe hat jetzt das Energy Institute (EI) übernommen und zur Jahresmitte 2024 den 73nd 2024 Statistical Review of World Energy mit dem Stand von Ende 2023 veröffentlicht. Der EI-Review enthält keine Angaben über Reserven und Ressourcen von Erdöl, Erdgas und Kohle und wurde deshalb für die folgenden Angaben nicht verwendet.
Erdöl hatte Ende 2022 weltweit 254 Gt Reserven, davon 174 Gt konventionelles Erdöl. Die Welt-Ressourcen betragen 498 Gt. Mit einem 2022-Welt-Mineralöl-Verbrauch von 4,4 Gt ist eine Erschöpfung der Reserven am Ende des laufenden Jahrhunderts zu erwarten.
Für Erdgas werden die Reserven und Ressourcen etwas länger reichen. Ende 2022 sind die erkundeten Reserven für konventionelles Erdgas 211×1012 m3, und die Welt-Ressourcen sind 658×1012 m3, davon 328 konventionell, 234 Schiefergas und 50 Gas für Fracking. Drei Länder verfügen über die Hälfte der Erdgas-Reserven: Russland 23 %, Iran 16 % und Katar 11 %. Der jährliche Verbrauch liegt bei 4,06×1012 m3. Schiefergas wird im großen Umfang in den USA mit Fracking-Methoden gewonnen, siehe Hydraulic Fracturing. Dem Gashydrat auf dem Meeresboden ist die Seite Methanhydrat gewidmet.
Hartkohle hat Weltreserven von 799 Gt und Ressourcen von 16.154 Gt. 2022 wurden etwa 7,5 Gt Hartkohle gefördert und verbraucht. Als Reserve für Weichkohle werden 321 Gt (Steinkohleeinheiten) und als Ressourcen 3671 Gt genannt. 2022 wurden 1,2 Gt verbraucht. Der jährliche Verbrauch wird sicher nach Erschöpfung von Erdöl und Erdgas beträchtlich steigen. Die Vorräte reichen aber noch weit in die nächsten Jahrhunderte.
Bei den natürlichen Uranvorräten gibt es eine willkürliche Unterscheidung zwischen Reserven und Ressourcen. Nach jetziger Festlegung verursachen erstere Kosten von weniger als 80 USD pro kg Natur-Uran bei der Gewinnung, letztere können mit Kosten bis 260 USD abgebaut werden. Mit einer weltweiten jährlichen Uranproduktion von 4 kt Tonnen im Jahre 2022 und den Ende 2022 bekannten Reserven von 1,2 Mt reichen die billigeren Reserven nur noch zwei Jahrzehnte. Ein Engpass an Kernbrennstoffen ist aber nicht in Sicht, denn mit den 2022 bekannten teureren Ressourcen von 12,2 Mt kann man thermische Kernkraftwerke noch zweihundert Jahre betreiben.
Man könnte auch noch das Meerwasser als Uranquelle betrachten, da es zu einem Gewichtsanteil von 3 × 10−9 Natururan enthält. Das ist aber wirtschaftlich unsinnig. Wahrscheinlicher ist die Verwendung eines Brutreaktors oder eines Laufwellen-Reaktors zur wesentlich effektiveren Ausnutzung des Natururans. Damit sind zusätzliche Umweltrisiken verbunden. Die Erschöpfung der Uranvorräte kann jedoch um weitere Jahrhunderte verzögert werden.