Ugljikovodik je molekula koja se sastoji samo od atoma vodika i ugljika. Te su molekule tradicionalno glavni fokus proučavanja u organskoj kemiji, grani kemije koja se usredotočuje na kemijske spojeve koji uključuju ugljik. Mogu se opisati kao čiste ili nečiste. Čisti ugljikovodik se uistinu sastoji samo od atoma ugljika i vodika, dok nečisti sadrži atome ugljika i vodika vezane za druge atome, kao što su dušik ili sumpor.
Postoji mnogo različitih oblika ugljikovodika, temeljenih na broju i rasporedu atoma. Neke su molekule jednostavno dugi lanci ugljika i vodika koji mogu sadržavati stotine atoma, dok su druge raspoređene u složene prstenove i druge oblike. Čak se i veze između pojedinačnih atoma u organskim molekulama mogu razlikovati jedna od druge, a mnogi atomi su međusobno povezani višestrukim vezama. Neke organske molekule, kao što su masne kiseline, klasificiraju se kao zasićene ili nezasićene, na temelju broja veza između atoma.
Iako postoji mnogo različitih upotreba za takve molekule, goriva su daleko najraširenija. Veze mnogih ugljikovodika sadrže značajnu količinu energije koja se može osloboditi kada se izgaraju. Fosilna goriva sastoje se od raspadnute organske tvari, koja se uglavnom sastoji od molekula sastavljenih od vodika i ugljika. Nažalost, fosilna goriva poput ugljena smatraju se neobnovljivim resursima jer organskoj tvari mogu proći milijuni godina da se raspadnu. Spaljivanjem takvih goriva također se u atmosferu ispuštaju plinovi koji mogu biti štetni za okoliš i ljude.
Ugljikovodična fosilna goriva dolaze u dva primarna oblika: tekuća goriva, poznata kao nafta ili mineralno ulje, i plinovita fosilna goriva, poznata kao prirodni plin. Ugljen je čvrsto fosilno gorivo. Svi su vrlo važni zbog visokog udjela energije, ali niti jedan nije obnovljiv jer nastaje razgradnjom. Kao takvi, znanstvenici uvijek traže alternative energiji fosilnih goriva, poput energije vjetra ili sunca.
Broj atoma i veza uključenih u dani ugljikovodik obično je usko povezan s njegovom upotrebom. One s malo atoma i veza rijetko se koriste za više od jednostavnog goriva za grijanje ili kuhanje, dok se veće molekule koriste za dizelska goriva, pa čak i za mlazna goriva. Neke od ovih molekula također se mogu koristiti kao maziva, iako dijele mnoge zajedničke karakteristike s gorivima.