Questo tipo di veicolo ha tre elementi principali: la cella a combustibile, il motore elettrico e il sistema di stoccaggio d’idrogeno. Nella cella a combustibile l’idrogeno viene ossidato. La reazione produce vapore acqueo ed elettricità. L’elettricità alimenta un motore elettrico. L’idrogeno può essere stoccato nella macchina come gas ad alta pressione (circa 300 bar) o come gas liquefatto (-235°C di pressione atmosferica).

Il vantaggio principale dell’uso dell’idrogeno come combustibile è l'assenza di inquinamento perché l’unico gas di scarico è acqua. D’altro canto l’idrogeno deve essere prodotto e compresso o liquefatto. Per esempio, per produrre 1 kg di H₂ (che fornisce 33 kWh) servono circa 55 kWh di energia.