Termin „paliwa alternatywne” zwykle odnosi się do paliw samochodowych, które nie są olejem napędowym ani benzyną. Termin ten, znany również jako paliwa alternatywne, jest czasami używany w szerszym znaczeniu, aby oznaczać każde paliwo, które nie jest jednym ze standardowych paliw kopalnych, takie jak węgiel lub produkty ropopochodne do dowolnego typu pojazdu, silnika lub pieca. Z uwagi na światową troskę o zrównoważony rozwój benzyny jako paliwa, badania nad paliwami alternatywnymi znacznie wzrosły od lat 1970., chociaż bardzo wczesne prace w tej dziedzinie rozpoczęły się już w latach 1920. XX wieku. Obecnie kilka typów pojazdów napędzanych paliwami alternatywnymi jest dostępnych bezpośrednio w partiach dealerów, a więcej opcji jest możliwych w postaci zestawów do konwersji na rynku wtórnym dla niektórych pojazdów, które umożliwiają stosowanie jednego lub więcej paliw alternatywnych. Te same obawy dotyczące rosnących kosztów oleju opałowego, gazu ziemnego i propanu, a także energii elektrycznej do ogrzewania domów, doprowadziły do rozpowszechnienia się wielu typów pieców zaprojektowanych do wykorzystywania paliw alternatywnych pochodzących z odnawialnych i zrównoważonych zasobów.
Badania w dziedzinie paliw alternatywnych rozpoczęły się w XX wieku, a dziś dostępnych jest wiele opcji dla tych, którzy chcą kupić pojazd napędzany jednym z tych paliw alternatywnych. W Stanach Zjednoczonych jednym z tych paliw jest etanol, rodzaj alkoholu zwykle wytwarzany w wyniku fermentacji i destylacji kukurydzy, często mieszany z benzyną i nazywany E20. W innych częściach świata dostępne są inne mieszanki zawierające różne ilości etanolu, takie jak gazohol (E85) lub czysty etanol (E25). W każdym przypadku duża litera „E” oznacza etanol, a liczba to procent etanolu w mieszaninie. Inne paliwa alkoholowe pochodzące ze źródeł organicznych, takie jak butanol i metanol, są czasami produkowane i stosowane w niektórych częściach świata, często mieszane z benzyną.
Paliwa biodiesel są również otrzymywane z odnawialnych upraw i wykorzystywane do zasilania silników Diesla. Paliwa biodiesel są chemicznie prawie identyczne z olejem napędowym, który pochodzi z surowej ropy naftowej, ale jest rafinowany z olejów ekstrahowanych z materiałów roślinnych. Surowiec do biodiesla, zwany biomasą, podlega dość złożonemu procesowi produkcji paliwa biodiesel, ale jest bardzo konkurencyjny cenowo i jakościowo w stosunku do tradycyjnych źródeł oleju napędowego, aw wielu przypadkach jest tańszy. Silniki Diesla można również przerobić na prosty olej roślinny, w tym przefiltrowany olej odpadowy z frytownic restauracyjnych.
Podjęto wiele pracy i badań, aby znaleźć sposób na wytwarzanie alternatyw dla biopaliw i odpowiedników tradycyjnych paliw, przy użyciu naturalnie występujących i genetycznie zmodyfikowanych alg. Praca w tej dziedzinie jest stosunkowo nowa i wciąż doskonalona, ale jest bardzo obiecująca. Wykazano, że glony są zdolne do produkcji wielu różnych paliw, takich jak bioalkohole, biodiesle, a nawet biobenzyna w ilościach, które mogą być potencjalnie opłacalne z komercyjnego punktu widzenia.
Niektóre inne alternatywne paliwa, które są rozważane, to wodór, paliwo bezemisyjne, ponieważ podczas spalania wytwarza tylko czystą wodę. Amoniak, nadtlenek wodoru i nowe paliwa kopalne pochodzące z surowych frakcji ropy naftowej, które wcześniej uważano za bezużyteczne, są również możliwymi paliwami alternatywnymi.
Jeśli chodzi o zastosowania poza transportem, zwłaszcza ogrzewaniem mieszkań, w ciągu ostatnich 50 lat dostępnych było wiele pieców na paliwo alternatywne. Większość z nich jest zaprojektowana do wykorzystywania paliw pochodzących ze źródeł odnawialnych, takich jak pelety drzewne produkowane z trocin i innych odpadów drzewnych. Inną możliwością są suszone kolby kukurydzy. Te typy pieców różnią się znacznie pod względem emisji i wydajności, ale są coraz bardziej popularne, ponieważ są generalnie tańsze w eksploatacji niż tradycyjne jednostki zasilane paliwem kopalnym lub zasilane elektrycznie.