Et brenselcellekjøretøy går på strøm, men det kobles ikke til stikkontakten. Det frakter hydrogen i en tank og kombinerer det med oksygen fra luften i en brenselcelle-stabel. Den kjemiske reaksjonen produserer strøm for å drive motoren, og den eneste utslippet er vanndamp. Det er en elbil med en annen energikilde.

Brenselcellestrukturen er kjøretøyets hjerte. Den inneholder hundrevis av individuelle celler, hver med en anode og en katode atskilt av en membran. Hydrogen går inn i anoden, hvor en katalysator deler den opp i protoner og elektroner. Protonene passerer gjennom membranen, og elektronene beveger seg gjennom en ekstern krets og skaper elektrisk strøm. Ved katoden kombineres oksygen, protoner og elektroner for å danne vann.

Brenselcellebiler fyller drivstoff på tre til fem minutter, omtrent som bensin. Rekkevidden er sammenlignbar med konvensjonelle biler, rundt 480 til 640 kilometer. Toyota Mirai og Honda Clarity er de vanligste modellene. Men hydrogenstasjoner er sjeldne. California har omtrent 50, og de fleste andre stater har ingen. Å produsere hydrogen på en ren måte er også en utfordring. Mesteparten av hydrogenet i dag er laget av naturgass, som frigjør karbondioksid.

Brenselceller er fornuftige for tunge lastebiler, busser og skip, der batterier ville være for tunge og ladingen for treg. For personbiler har batterielektriske kjøretøy et fortrinn, men brenselceller er fortsatt et alternativ.