燃料電池汽車的工作原理是，使作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧發生化學反應，產生出電能發動電動機，由電動機帶動汽車中的機械傳動結構，進而帶動汽車的前后方向軸、后橋等行走機械結構，轉動車輪驅動汽車。
核心部件燃料電池采用的能源間接來源是甲醇、天然氣、汽油等烴類化學物質，通過相關的燃料重整器發生化學反應間接地提取氫元素；直接來源就是石化裂解反應提取的純液化氫。
燃料電池的反應結果將會產生極度少的二氧化碳和氮氧化物，這類化學反應除了電能外的副產品主要產生水，因此燃料電池汽車被稱為綠色的新型環保汽車。燃料電池的能量轉換效率比內燃機要高2～3倍，因此從能源的利用和環境保護方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。
燃料電池汽車在國外的發展
長期以來，世界各國政府和主要汽車集團都高度重視燃料電池汽車研發，投入大量資金用于燃料電池汽車及氫能研發、試驗考核和市場培育。
日本
日本政府高度重視并持續開展燃料電池汽車和氫能開發，在過去30年時間內，已先后投入上千億日元用于燃料電池汽車和氫能的基礎科學研究、技術攻關和示范推廣。隸屬于日本經濟產業省的燃料電池商業化組織（FCCJ）先后于2009年7月和2010年7月發布了《燃料電池汽車和加氫站2015年商業化路線圖》，明確指出2011~2015年開展燃料電池汽車技術驗證和市場示范，隨后進入商業化示范推廣前期。
今年5月30日，日本經濟產業省發布《氫燃料電池車普及促進策略》，將氫燃料、氫燃料電池車相關的國際技術標準引入日本國內，并將其作為國內行業標準，從而使日本制造的氫燃料電池車更易于出口海外。為此，日本經濟產業省放松管制，修改《高壓氣體保安法》，將每次補給的氫燃料壓力上限由大約700個大氣壓提升至875個大氣壓，從而擴大氫氣罐容量，將續駛里程提升20%。
6月12日，日本自民黨“資源能源戰略調查會”提交議案《實現氫社會政策建言》，提出了具體的氫燃料電池車普及目標和政策支持措施。例如：每座加氫站最高補貼2億日元；2017年前免費供應氫燃料；2017年前氫燃料電池車免費在高速公路上行駛；到2020年，使氫燃料電池車年銷量達到4萬輛；到2030年，使氫燃料電池車年銷量達到40萬輛，累計銷售200萬輛；到2025年，使氫燃料電池車售價與目前的混合動力車持平（即200萬日元）；2025年前，購買一輛氫燃料電池車補貼200萬日元等。
6月19日，以上述提案為基礎，日本經濟產業省制定了從目前到2040年的氫能源普及路線圖。其中，氫燃料電池車方面，政府認為有必要提供補貼，減輕消費者負擔，并通過量產及技術革新來降低成本。
歐盟
繼在第六框架計劃中拿出大量資金用于燃料電池汽車和氫能的研究之后，2009年，歐盟批準燃料電池和氫能技術項目行動計劃，計劃從歐盟第七框架計劃中拿出4.7億歐元，持續資助燃料電池汽車及基礎設施技術研發。
德國
德國政府也高度重視燃料電池汽車及氫能研發，該國交通部、環境署、經濟部等部門聯合啟動燃料電池及氫能國家創新計劃，擬與企業聯合出資14億歐元，用于燃料電池汽車、氫能等關鍵技術研發，以確定德國在燃料電池汽車領域的國際領先地位和競爭力。
美國
美國政府對燃料電池汽車支持在布什任職期間達到頂峰；在奧巴馬政府期間，美國能源部宣布從美國振興計劃（American Recovery and Reinvestment Act Funding）中撥款4190萬美元支持燃料電池特種車的研發和示范，另在2011年美國財政預算中安排5000萬美元用于燃料電池和氫能技術研發。
此外，加拿大、韓國、澳大利亞、巴西、法國和英國等國家政府均積極支持燃料電池汽車和氫能研發。2009年，戴姆勒、福特、通用、豐田、本田和現代汽車等6家世界主要汽車公司簽署備忘錄，持續開展燃料電池汽車研發，計劃于2015年大力推廣燃料電池汽車，并快速形成幾十萬輛燃料電池汽車保有量。
