Khai thác than và đốt nhiên liệu than của nhà máy điện và các quá trình công nghiệp có thể gây ra thiệt hại lớn về môi trường.

Các hệ thống nước bị ảnh hưởng bởi việc khai thác than. Ví dụ, việc khai thác có thể ảnh hưởng đến mực nước ngầm và độ chua. Sự cố tro bay, chẳng hạn như vụ tràn bùn tro than của Nhà máy hóa thạch của Kingston, cũng có thể gây ô nhiễm đất và ô nhiễm mạch nước ngầm, và phá hủy nhà cửa. Các nhà máy điện đốt than cũng tiêu thụ một lượng lớn nước. Điều này có thể ảnh hưởng đến dòng chảy của các con sông, và có tác động hậu quả đến việc sử dụng đất khác.

Một trong những tác động sớm nhất của than trên chu trình nước là mưa axit. Khoảng 75 Tg / S mỗi năm của sulfur dioxide (SO2) được thải ra từ than đốt. Sau khi phát hành, sulfur dioxide bị oxy hóa thành H2SO2 khí phân tán bức xạ mặt trời, do đó sự gia tăng của nó trong khí quyển tạo ra một hiệu ứng làm mát về khí hậu. Điều này một cách hữu ích che giấu một số sự nóng lên do khí nhà kính gia tăng. Tuy nhiên, lưu huỳnh được kết tủa ra khỏi khí quyển như mưa axit trong vài tuần, trong khi carbon dioxide vẫn còn trong khí quyển trong hàng trăm năm. Việc giải phóng SO2 cũng góp phần vào sự axit hóa rộng rãi của các hệ sinh thái.

Các mỏ than bị lãng phí cũng có thể gây ra vấn đề.Sự cố lún có thể xảy ra trên các đường hầm, gây thiệt hại cho cơ sở hạ tầng hoặc đất trồng trọt. Khai thác than cũng có thể gây ra hỏa hoạn lâu dài và ước tính có hàng ngàn đám cháy trên vỉa than đang cháy vào bất kỳ thời điểm nào. Ví dụ, có một đám cháy than ở Đức đã cháy từ năm 1668, và vẫn đang cháy trong thế kỷ 21.

Một số tác động môi trường là khiêm tốn, chẳng hạn như bụi bẩn. Tuy nhiên, có lẽ ảnh hưởng lớn nhất và lâu dài nhất của việc sử dụng than là việc thải ra khí carbon dioxide, khí nhà kính gây ra biến đổi khí hậu và sự nóng lên toàn cầu, theo IPCC và EPA. Than là đóng góp lớn nhất cho sự gia tăng CO2 do con người tạo ra trong khí quyển.

Việc sản xuất than cốc từ than tạo ra amoniac, nhựa than và các hợp chất khí như các sản phẩm phụ nếu thải ra đất, không khí hoặc đường thủy có thể đóng vai trò là chất gây ô nhiễm môi trường. Các xưởng thép Whyalla là một ví dụ về một cơ sở sản xuất than cốc, nơi amoniac lỏng được thải ra môi trường biển.

Năm 1999, lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu từ sử dụng than là 8.666 triệu tấn carbon dioxide. Năm 2011, tổng lượng phát thải từ than đá trên thế giới là 14.416 triệu tấn. Đối với mỗi megawatt giờ tạo ra, phát điện than phát ra khoảng 2.000 pound carbon dioxide, gần như gấp đôi khoảng 1100 pound carbon dioxide được phát hành bởi một nhà máy điện chạy bằng khí đốt tự nhiên. Bởi vì hiệu quả carbon cao hơn của việc tạo ra khí tự nhiên, vì thị trường ở Hoa Kỳ đã thay đổi để giảm than và tăng sự phát sinh khí thiên nhiên, lượng khí thải carbon dioxide có thể giảm. Những số liệu được đo trong quý đầu tiên của năm 2012 là mức thấp nhất trong số quý được ghi nhận trong quý đầu tiên của năm kể từ năm 1992. Trong năm 2013, người đứng đầu cơ quan khí hậu Liên Hiệp Quốc khuyên rằng hầu hết trữ lượng than của thế giới nên được để lại trong lòng đất để tránh sự nóng lên toàn cầu.