氢能源燃料电池的原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。氢燃料电池是指氢气与氧气反应产生电能的装置（也出现了单纯靠燃烧氢气驱动的“氢内燃机”，如宝马的氢能7系）。氢燃料电池汽车的驱动力来自于车辆上的电机，就像纯电动汽车一样，所以氢燃料电池汽车可以理解为“自带氢燃料发电机的电动汽车”。