燃料通常指能够将自身存储的化学能通过化学反应（燃烧）转变为热能的物质。汽车所使用的燃料主要是汽油和柴油。而随着汽车保有量的逐年增加，汽车排放造成的环境污染问题以及石油资源逐渐匮乏的问题已不容忽视，因此各种代用燃料也得到了越来越广泛的应用。国内开发使用的发动机代用燃料包括天然气、液化石油气、甲醇、乙醇、生物质燃料、氢气以及二甲基醚等。

汽油和柴油是目前汽车最常用的燃料。通过石油炼制获得的汽油和柴油，能量密度高，价格低，不易变质，便于运输，因此非常适用于点燃式发动机和压燃式发动机。

汽油是汽油机的燃料。汽油是石油制品，是100多种烃的混合物，其主要化学成分是碳（C）和氢（H）。碳的质量分数为85%-87%，氢的质量分数为13%-15%。汽油在常温下为无色至淡黄色的易流动液体，很难溶解于水，易燃，馏程为30℃至220℃，低热值为43960kJ/kg。汽油最重要的理化性能是抗爆性，用辛烷值表示。其次是挥发性，它对于发动机的冷起动、瞬态工况和燃油蒸发排放都有较大影响。在我国国家标准中采用研究法辛烷值（RON）来划分车用汽油牌号，按辛烷值从低到高划分为90号、93号、97号等牌号。

柴油是柴油机的燃料。柴油也是复杂烃类的混合物。在石油蒸馏过程中，温度在200-350℃之间的馏分即为柴油。柴油分为轻柴油和重柴油。轻柴油用于高速柴油机，重柴油用于中、低速柴油机。汽车柴油机均为高速柴油机，所以使用轻柴油。为了保证高速柴油机工作正常、高效，轻柴油应具有良好的发火性、低温流动性、蒸发性、化学稳定性、防腐性和适当的粘度等使用性能。其主要使用性能指标有着火性、蒸发性、低温流动性和粘度等，其低热值为42500kJ/kg。我国将轻柴油按凝点分为5、0、-10、-20、-35、-50六个牌号。

代用燃料发动机指使用代用燃料来替代汽油或柴油的发动机。目前国内开发使用的发动机代用燃料包括天然气、液化石油气、甲醇、乙醇、生物质燃料、氢气以及二甲基醚等。

天然气是一种高效、清洁、价廉的民用燃料、化工原料和工业用燃料，我国的天然气资源丰富。车用压缩天然气（compressed natural gas，CNG）就是把经过“三脱”处理（脱水、脱重烃、脱酸性气体处理的天然气压缩到20MPa后存入特制的耐高压气瓶中，经过减压器减压后供发动机使用。车用液化天然气（liquefied natural gas，LNG）则是把经过三脱处理的天然气深度冷却到-160°C左右，使其成为液态后装入耐压0.05-0.5MPa的绝热罐中，经过蒸发减压器汽化减压后供发动机使用。由于膨胀制冷和保持低温储存、运输技术难度较大，LNG的应用远不如CNG多。

液化石油气（liquefied petroleum gas，简称LPG）是油田伴生气处理过程中和石油炼制过程中获得的副产品，能在常温下稍加压（小于1.6MPa），即液化。车用液化石油气基本上是丙烷和丁烷的混合物，通常在夏季用丙烷分量较少，冬季加多丙烷分量，使液化气瓶内液面上保持适当的饱和蒸汽压，以保证安全和正常供给液化气。在国外液化石油气比天然气汽车多。

醇类燃料主要是甲醇（CH3OH）和乙醇（C2H5OH），醇类燃料可以与汽油或柴油按一定比例掺烧，也可以直接采用醇类燃料作为发动机的替代燃料。醇类燃料的辛烷值高，是良好的汽油替代燃料。由于醇类燃料着火性能差，十六烷值比柴油低很多，所以醇类燃料用作压燃式发动机燃料比用作点燃式发动机燃料困难，不是醇类燃料应用的主要渠道。目前应用醇类燃料主要有掺醇燃烧和纯醇燃烧这两种形式。