سوخت‌های جایگزین، که با نام سوخت‌های پیشرفته یا سوخت‌های غیر رایج نیز شناخته می‌شوند، به هر ماده یا موادی گفته می‌شود که می‌توان از آن به‌عنوان سوخت بجای سوخت‌های رایج مانند سوخت‌های فسیلی (بنزین، نفت و گاز طبیعی و ...) استفاده کرد. برخی از سوخت‌های جایگزین معروف عبارت‌اند از: بیودیزل، الکل زیستی (متانول، اتانول و بوتانول)، الکتریسیته ذخیره شده به صورت شیمیایی (باتری‌ها و سلول‌های سوختی)، هیدروژن، متان غیر فسیلی، گاز طبیعی غیر فسیلی، روغن سبزی‌ها، پروپان و دیگر منابع زیست توده.

   مهم‌ترین هدف سوخت، ذخیره انرژی است که باید در شکلی پایدار بوده و بتوان آن را به آسانی منتقل کرد. تقریباً تمامی سوخت‌ها، سوخت‌های شیمیایی هستند. کاربر این سوخت را برای تولید گرما یا انجام کار مکانیکی مانند راه انداختن موتور استفاده می‌کند. همچنین ممکن است از آن برای تولید برق که بعداً برای گرمایش، روشنایی و دیگر اهداف استفاده شود.

سوخت‌های زیستی

   سوخت‌های زیستی به‌عنوان منبع سوخت‌های تجدید پذیر به شمار می‌آیند. اگرچه بیشتر از سوخت‌های زیستی برای تولید برق استفاده می‌شود، اما اغلب تصور می‌شود که برخی شکل‌ها یا درصدی از آن برای تولید سوخت جایگزین استفاده می‌شود.

زیست توده

   مواد زنده یا اخیراً مرده هستند که می‌توان به‌عنوان سوخت در تولیدات صنعتی از آن‌ها استفاده کرد.

بیودیزل

   از چربی حیوانات یا روغن سبزی‌ها ساخته شده است، منبعی تجدید پذیر که از گیاهانی مانند گل آفتاب‌گردان، ذرت، زیتون، بادام‌زمینی، خرما، نارگیل و ... تولید می‌شود. هنگامی‌که این بیودیزل ها بر اساس هیدروکربن‌هایشان پالایش شده و با الکل‌هایی مانند متانول ترکیب می‌شوند، به واسطه واکنش‌های شیمایی، به زندگی وارد می‌شوند. این مواد خام را می‌توان با دیزل خالص مخلوط کرد یا به تنهایی استفاده کرد.

سوخت‌های الکلی

   متانول و اتانول مهم‌ترین منابع انرژی این دسته هستند. این مواد، راحت برای ذخیره‌سازی و انتقال انرژی هستند. این الکل‌ها را می‌توان در موتورهای احتراق داخلی به‌عنوان سوختی جایگزین استفاده کرد.

آمونیاک

   از آمونیاک نیز می‌توان به‌عنوان سوخت جایگزین استفاده کرد. از مزایای آن عدم نیاز به نفت، انتشار صفر، هزینه کم و کاهش آلودگی‌ها است.

هیدروژن

   هیدروژن یک سوخت بدون انتشار گازهای گلخانه‌ای است. محصول جانبی سوختن هیدروژن، آب است. اگرچه برخی از اکسیدهای تک اتمی نیتروژن (NOx) هنگامی‌که هیدروژن با هوا سوخته می‌شود، تولید می‌شود.

نیتروژن مایع

   نوع دیگری از سوخت‌های با راندمان بالا و بدون انتشار گازهای گلخانه‌ای است.

هوای فشرده

   موتور هوایی، یک موتور پیستونی بدون نشر است که از هوا به‌عنوان سوخت استفاده می‌شود. برخلاف هیدروژن، هوای فشرده قیمتی در حدود 10/1 سوخت‌های فسیلی دارد که آن را به لحاظ اقتصادی بسیار مناسب می‌کند.

وسایط نقلیه گاز طبیعی

   گاز طبیعی فشرده (CNG) و گاز طبیعی مایع (LNG) دو جایگزین تمیز برای سوخت‌های مایع رایج برای خودروها هستند.

رآکتورهای هسته‌ای

   توان هسته‌ای به هر فناوری هسته‌ای که برای استخراج انرژی تجدید پذیر از هسته اتمی با واکنش‌های کنترل‌شده هسته‌ای گفته می‌شود. در حال حاضر، تنها روش کنترل‌شده عملی، استفاده از شکافت هسته‌ای در یک سوخت شکاف پذیر است. یکی دیگر از روش‌ها روش گداخت هسته‌ای است که در حاضر به مرحله عمل نرسیده است ولیکن موضوع تحقیق بسیاری از دانشمندان است. در توان هسته‌ای، از راکتور هسته‌ای برای گرمایش سیال کاری مانند آب استفاده می‌شود، سپس این آب برای تولید بخار استفاده شده و در نهایت به کار مکانیکی برای تولید برق یا نیروی محرک در آب تبدیل می‌شود. امروزه بیش از 15 درصد برق تولیدی در جهان، از نیروگاه‌های هسته‌ای تأمین می‌شود و 150 ناو دریایی مجهز به انرژی هسته‌ای ساخته شده است.