La eficiencia de combustible mide la distancia que un vehículo puede recorrer con una cantidad determinada de combustible. En Estados Unidos, se expresa en millas por galón. En la mayoría de los demás países, se mide en litros por cada 100 kilómetros, donde un número menor indica un mejor rendimiento. Ambas medidas no son lineales. Un automóvil que rinde 30 mpg consume 7,8 litros por cada 100 km. Un automóvil que rinde 15 mpg consume 15,7 litros.

La eficiencia del combustible depende de muchos factores. El diseño del motor, el peso del vehículo, la aerodinámica, la resistencia a la rodadura de los neumáticos y la eficiencia de la transmisión son factores importantes. Los hábitos de conducción también lo son. Las aceleraciones bruscas, las altas velocidades y el ralentí prolongado desperdician combustible. Mantener la presión adecuada de los neumáticos y quitar las barras portaequipajes del techo mejora la eficiencia. Lo mismo ocurre al planificar rutas para evitar el tráfico.

Las normas CAFE (Corporate Average Fuel Economy Standards) establecen requisitos mínimos de eficiencia para los fabricantes de automóviles en Estados Unidos. Estas normas han ido aumentando con el tiempo, impulsando a los fabricantes a construir vehículos más eficientes. Los vehículos eléctricos se contabilizan de forma diferente y su eficiencia se mide en millas por galón equivalente (MPGe). Un vehículo eléctrico típico supera las 100 MPGe.

La eficiencia de combustible no es lo mismo que el ahorro de combustible, aunque a menudo se usan indistintamente. La eficiencia es una medida técnica de la eficacia con la que el combustible se convierte en movimiento. El ahorro de combustible es el resultado en la práctica. Ambos factores influyen en el costo y las emisiones.