К альтернативным видам топлив относят: смеси традиционных топлив с кислородсодержащими соединениями, сжатый природный газ (СПГ) и сжиженные нефтяные газы (СНГ), электричество и солнечную энергию. Что касается последних, то их широкое применение на автотранспорте требует значительных объемов производства дешевого водорода и станет, вероятно, возможным в дальнейшем.

С особой остротой проблемы перехода на новые виды топлива проявляются в авиации, где прогнозируются постоянное увеличение интенсивности перевозок и, соответственно, рост расхода топлива. В развитых странах уже сегодня доля авиации составляет около 30% годового расхода топлива на все виды транспорта. По этой причине в ряде развитых стран не прекращаются работы по применению в авиации альтернативных топлив, обладающих большими ископаемыми ресурсами, меньшей стоимостью, лучшей экологией.

Вредные выбросы с отработавшими газами судовых энергетических установок (СЭУ) представляют серьезную экологическую проблему. Одним из экономически приемлемых путей повышения экологической эффективности и энергетической безопасности судов является переход на альтернативные топлива, использование которых обеспечивает сокращение вредных выбросов в окружающую среду судовыми двигателями.

По большому счету, история автомобиля — это история двигателя внутреннего сгорания, как следствие — история поиска альтернативных видов топлива. Лозунг дня — «зеро-эмишн», то есть чистый «нулевой» выхлоп. Пока что действительно «чистыми» являются только два типа опытных образцов автомобилей, регулярно появляющихся на всех мировых автосалонах. У первых двигательные установки (ДУ) работают на топливных элементах (ТЭ), в которых в результате электрохимической реакции в специальном генераторе кислород, содержащийся в воздухе, соединяясь с водородом из бортового бака, дает электроэнергию для электродвигателя и аккумуляторов и воду в качестве выхлопа. У вторых ДВС работает на чистом водороде, в выхлопе — та же вода.

С первой половины XIX века стало широко использоваться преимущество электропривода автомобилей на базе заряжаемых батарей: никаких вибраций, выхлопных газов, теоретический коэффициент полезного действия почти 90 процентов в сравнении с 25 процентами у двигателя внутреннего сгорания. Первоначально усилия были направлены на поиски альтернативного источника тяговой силы для сильно шумящих и дымящих железнодорожных локомотивов, но уже скоро эксперименты сосредоточились на автомобилях.