Ο όρος εναλλακτικά καύσιμα συνήθως ισχύει για καύσιμα αυτοκινήτων που δεν είναι καύσιμο ντίζελ ή βενζίνη. Γνωστός και ως εναλλακτικά καύσιμα, αυτός ο όρος χρησιμοποιείται μερικές φορές με ευρύτερη έννοια για να σημαίνει οποιοδήποτε καύσιμο δεν είναι ένα από τα τυπικά ορυκτά καύσιμα, όπως ο άνθρακας ή τα παράγωγα πετρελαίου για οποιονδήποτε τύπο οχήματος, κινητήρα ή κλιβάνου. Με την παγκόσμια ανησυχία για τη βιωσιμότητα της βενζίνης ως καυσίμου, η έρευνα για εναλλακτικά καύσιμα έχει αυξηθεί σημαντικά από τη δεκαετία του 1970, αν και οι πολύ πρώιμες εργασίες στον τομέα ξεκίνησαν ήδη από τη δεκαετία του 1920. Σήμερα, διάφοροι τύποι οχημάτων εναλλακτικών καυσίμων διατίθενται απευθείας από τις παρτίδες των αντιπροσώπων και είναι δυνατές περισσότερες επιλογές με τη μορφή κιτ μετατροπής μετά την αγορά για ορισμένα οχήματα που επιτρέπουν τη χρήση ενός ή περισσότερων εναλλακτικών καυσίμων. Οι ίδιες ανησυχίες σχετικά με το αυξανόμενο κόστος του πετρελαίου θέρμανσης, του φυσικού αερίου και του προπανίου καθώς και του ηλεκτρισμού για τη θέρμανση των σπιτιών έχουν οδηγήσει στον πολλαπλασιασμό πολλών τύπων κλιβάνων που έχουν σχεδιαστεί για να χρησιμοποιούν εναλλακτικά καύσιμα που προέρχονται από ανανεώσιμες και βιώσιμες πηγές.
Η έρευνα στον τομέα των εναλλακτικών καυσίμων ξεκίνησε τον 20ο αιώνα και σήμερα, πολλές επιλογές είναι διαθέσιμες σε όσους επιθυμούν να αγοράσουν ένα όχημα που κινείται με ένα από αυτά τα εναλλακτικά καύσιμα. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, ένα από αυτά τα καύσιμα είναι η αιθανόλη, ένας τύπος αλκοόλης που παράγεται συνήθως από τη ζύμωση και την απόσταξη του καλαμποκιού, συχνά αναμιγνύεται με βενζίνη και ονομάζεται E85. Σε άλλα μέρη του κόσμου, άλλα μείγματα, με ποικίλες ποσότητες αιθανόλης, είναι διαθέσιμα, όπως η γκαζοχόλη (Ε25) ή η καθαρή αιθανόλη (Ε100). Σε κάθε περίπτωση, το κεφαλαίο “E” σημαίνει αιθανόλη και ο αριθμός είναι το ποσοστό της αιθανόλης στο μείγμα. Άλλα αλκοολούχα καύσιμα που προέρχονται από οργανικές πηγές, όπως η βουτανόλη και η μεθανόλη, μερικές φορές παράγονται και χρησιμοποιούνται σε ορισμένες περιοχές του κόσμου, συχνά αναμεμειγμένα με βενζίνη.
Τα καύσιμα βιοντίζελ προέρχονται επίσης από ανανεώσιμες καλλιέργειες και χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία κινητήρων ντίζελ. Τα καύσιμα βιοντίζελ είναι χημικά σχεδόν πανομοιότυπα με το καύσιμο ντίζελ που προέρχεται από ακατέργαστο πετρέλαιο αλλά εξευγενίζονται από έλαια που εξάγονται από φυτικά υλικά. Η πρώτη ύλη για το βιοντίζελ, που ονομάζεται βιομάζα, υφίσταται μια αρκετά περίπλοκη διαδικασία για την παραγωγή του καυσίμου βιοντίζελ, αλλά είναι πολύ ανταγωνιστική με τις παραδοσιακές πηγές ντίζελ ως προς την τιμή και την ποιότητα, και σε πολλές περιπτώσεις είναι λιγότερο δαπανηρή. Οι κινητήρες ντίζελ μπορούν επίσης να μετατραπούν ώστε να λειτουργούν με απλό φυτικό λάδι, συμπεριλαμβανομένου φιλτραρισμένου χρησιμοποιημένου λαδιού από φριτέζες εστιατορίων.
Έχει γίνει πολλή δουλειά και έρευνα για να βρεθεί ένας τρόπος παραγωγής εναλλακτικών και ισοδύναμων βιοκαυσίμων με τα παραδοσιακά καύσιμα, χρησιμοποιώντας φυσικά φύκια και γενετικά τροποποιημένα φύκια. Η εργασία σε αυτόν τον τομέα είναι σχετικά καινούργια και εξακολουθεί να τελειοποιείται, αλλά έχει δείξει πολλά υποσχόμενα. Έχει αποδειχθεί ότι τα φύκια είναι ικανά να παράγουν μια σειρά από διαφορετικά καύσιμα, όπως βιοαλκοόλες, βιοντίζελ, ακόμη και βιοβενζίνη σε ποσότητες που μπορεί να είναι εμπορικά βιώσιμες.
Μερικά άλλα εναλλακτικά καύσιμα που εξετάζονται είναι το υδρογόνο, ένα καύσιμο χωρίς εκπομπές στο ότι παράγει μόνο καθαρό νερό όταν καίγεται. Η αμμωνία, το υπεροξείδιο του υδρογόνου και τα νέα ορυκτά καύσιμα που προέρχονται από κλάσματα ακατέργαστου πετρελαίου που προηγουμένως θεωρούνταν μη χρησιμοποιήσιμα είναι όλα πιθανά εναλλακτικά καύσιμα.
Από πλευράς εφαρμογών εκτός από τις μεταφορές, ιδιαίτερα τη θέρμανση κατοικιών, πολλοί φούρνοι εναλλακτικών καυσίμων έχουν γίνει διαθέσιμοι τα τελευταία 50 χρόνια. Τα περισσότερα από αυτά έχουν σχεδιαστεί για να χρησιμοποιούν καύσιμα που προέρχονται από ανανεώσιμες πηγές, όπως πέλλετ ξύλου που κατασκευάζονται από πριονίδι και άλλα απόβλητα με βάση το ξύλο. Τα αποξηραμένα στάχυα καλαμποκιού είναι μια άλλη πιθανότητα. Αυτοί οι τύποι κλιβάνων διαφέρουν σε μεγάλο βαθμό ως προς τις εκπομπές και την απόδοση, αλλά είναι όλο και πιο δημοφιλείς καθώς είναι γενικά φθηνότεροι στη λειτουργία τους από τα παραδοσιακά ορυκτά καύσιμα ή τις ηλεκτρικές μονάδες.