Die Knappheit fossiler Rohstoffe, insbesondere von Öl und Gas, bei gleichzeitig steigendem Energiebedarf, und fortschreitendem Klimawandel haben die Suche nach alternativen Kraftstoffen für den Transportsektor in den Fokus wissenschaftlicher und politischer Anstrengungen gerückt. Diese Alternativen sollen einen Beitrag leisten zur Schonung fossiler Ressourcen, zur Reduktion von Treibhausgas-Emissionen und Umweltbelastungen, zur Verringerung der Importabhängigkeit von Erdölprodukten und damit zur nachhaltigen Sicherung der Mobilität. Alternative Kraftstoffe sind Kraftstoffe, die herkömmliche, aus Mineralöl hergestellte Kraftstoffe im Verkehr ersetzen können. Sie sind sowohl für Otto- als auch für Dieselmotoren verfügbar. Dazu gehören vor allem:

Erdgas (Compressed Natural Gas, CNG oder Liquified Natural Gas, LNG)
Autogas (Liquified Petroleum Gas, LPG) - bedingt
Wasserstoff
Methanol
Bioethanol
Biodiesel
Biomass-to-Liquid (BtL)
Biogas (Biomethan)
Strombasierte synthetische Kraftstoffe

Im Vergleich zu den konventionellen Kraftstoffen Benzin und Diesel können alternative Kraftstoffe die Emission von Treibhausgasen wie Kohlenstoffdioxid (CO₂) teilweise deutlich senken. Zudem ermöglichen sie oftmals geringere Rußpartikelemissionen und sind praktisch schwefelfrei. Zu erwartende CO₂- Emissionsvorteile sind jedoch stark abhängig von der Art und der Gewinnung der verwendeten Rohstoffe und dem zur Herstellung des Kraftstoffs genutzten Produktionsverfahren. Eine allgemein gültige Aussage über die entstehende CO2-Belastung lässt sich für das sehr heterogene Feld der alternativen Kraftstoffe nicht treffen und wird daher in den entsprechenden Teilkarten diskutiert. Aufgrund des oftmals geringeren Energiegehalts bezogen auf das Volumen und der zum Teil noch innovativen Produktionsprozesse können mit der Verwendung von alternativen Kraftstoffen eine eingeschränkte Reichweite und teilweise höhere Kraftstoffkosten (bei Methanol und insbesondere bei Wasserstoff) verbunden sein.

Im Verkehrsbereich kann insbesondere der Straßenverkehr durch Einführung geeigneter alternativer Kraftstoffe in erheblichem Umfang zu einer Verringerung der Fahrzeugemissionen beitragen. Die Möglichkeit, alternative Treibstoffe in Motoren einzusetzen, hängt nicht nur von den Brenneigenschaften ab, sondern auch von der Auslegung des Motors und seiner Treibstoffzufuhr für die jeweiligen chemischen Eigenschaften eines Treibstoffes und der ihm beigemischten Additive. [Stan20, S.215ff.]

Um eine Verringerung der CO₂-Emissionen zu verwirklichen, unterstützt die Bundesregierung die Suche nach möglichen Kraftstoffen der Zukunft auf der Grundlage erneuerbarer Energien mit niedrigen CO₂-Emissionen in der gesamten Energiekette. So hat die Bundesregierung im Jahr 2013 die Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie (MKS) verabschiedet, welche stetig weiterentwickelt wird. Das Bundesministerium für Digitales und Verkehr generiert mit der MKS neues Wissen und fördert Technologien mithilfe von Pilotprojekten sowie Förderrichtlinien [BMVI18r]. Zudem wird mit dem Nationalen Investitionsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie der Grundaufbau eines Wasserstofftankstellennetzes gefördert [BMVI18e]. Mit diesen und weiteren Förderprogrammen unterstützt die Bundesregierung die Markteinführung alternativer Kraftstoffe und innovativer Antriebstechnologien in Deutschland.

Zudem werden im Rahmen der EU-Richtlinie für erneuerbaren Energien (RED) im Jahr 2009, welche in Deutschland als Nationaler Aktionsplan umgesetzt wurde, Vorgaben bezüglich des Einbezugs erneuerbarer Energiequellen im Verkehrssektor gegeben [BMWI22]. Die Richtlinie wurde als [EU 2018/2001] im Jahr 2018 erneuert (RED II) und befindet sich derzeit erneut in Bearbeitung [EK21a].