Een waterstofauto is een voertuig dat niet rijdt, zoals het grootste deel van de exemplaren tegenwoordig doen, op fossiele brandstoffen maar op waterstof (of beter gezegd op H2). De waterstof kan dienen als brandstof voor een conventionele verbrandingsmotor maar eveneens als brandstof voor een brandstofcelauto waarbij in een brandstofcel een reactie tussen waterstof en zuurstof. (O2) uit de lucht plaats zal vinden, waarbij water (H2O) ontstaat. Een brandstofcelauto zal zo worden aangedreven door een elektromotor. De overeenkomst tussen de allebei de genoemde systemen is dat er als restproduct een waterdamp zal ontstaan.
In tegenstelling tot onder andere aardgas kan men waterstof niet snel uit de bodem halen maar moet men het eerst maken. Een van de manieren om dit te doen is door elektrolyse. Dit is een proces waarbij water wordt omgevormd in waterstof en zuurstof. Waterstof mag daarom, in tegenstelling tot de fossiele brandstoffen, niet worden beschouwd als een energiebron maar als een energiedrager worden beschouwd. Kortom: men gebruikt de energie welke vrijkomt bij een reactie om een auto voort te drijven. De energie zal overigens eerst in het proces moeten worden gestopt voordat deze vrij zal komen. In de praktijk wil dit zeggen dat er voor de productie van waterstof met elektrolyse eerst elektriciteit toe moet worden gevoerd.
Voordeel van een waterstofauto is dat er geen luchtvervuiling ontstaat omdat het restproduct enkel uit waterdamp bestaat. Tevens is waterstof quasi onuitputtelijk wat betekent dat er nagenoeg altijd waterstof vervaardigd kan worden mits men de benodigde energie voor handen heeft.