2019年末までに、全世界で約18,000台のFCEVがリース・販売されている市販のリース・販売用に導入されている燃料電池電気自動車は、Honda Clarity、Toyota Mirai、Hyundai ix35 FCEVの3車種。2011年6月の時点で、実証用FCEVの走行距離は480万kmを超え、給油回数は27,000回を超えている。
燃料電池電気自動車は第2世代へ
燃料電池電気自動車は、給油時の平均航続距離が314マイルである。 米国エネルギー省の燃料電池技術プログラムによると、2011年の時点で、燃料電池は1/4出力で53～59％、フル出力で42～53％の車両効率を達成しており、10％未満の劣化で12万km（75,000マイル）以上の耐久性を実現している。
2017年に行われたWell-to-Wheelsのシミュレーション分析では、「経済性や市場の制約を考慮していない」としている。
ただし、ゼネラルモーターズとそのパートナーは、天然ガスから製造した圧縮気体水素で走行する燃料電池電気自動車は、内燃機関の自動車に比べて走行距離あたりのエネルギー消費量が約40％少なく、温室効果ガスの排出量が45％少ないと試算している。
2015年、トヨタは最初の燃料電池車「Mirai」を57,000ドルの価格で発表したヒュンダイはリース契約で限定生産の「Hyundai ix35 FCEV」を導入した。
2016年、ホンダは「Honda Clarity Fuel Cell」のリースを開始した。
2020年、トヨタは「Mirai」ブランドの第2世代を導入し、2014年の初代Sedanモデルと比較して、燃費を改善し、航続距離を拡大した 。
効率性・実用性への疑い
水素燃料電池車が他の技術と経済的に競合するようになることはない、あるいは採算が取れるようになるまで数十年かかると考えるコメンテーターもいる。
バッテリー電気自動車メーカー、テスラ・モーターズのCEOであるイーロン・マスクは2015年に、水素の製造、輸送、貯蔵の非効率性やガスの可燃性などの理由から、自動車に使用する燃料電池は商業的に実現しないと述べている。
2012年、ラックス・リサーチ社は次のようなレポートを発表した。「水素経済の夢は近づいていない」としている。
2030年には「資本コストが採用をわずか5.9GWに制限するだろう」と結論づけ、「ニッチな用途を除いては、ほぼ乗り越えられない障壁」を提供している。
同分析では、2030年までにPEM定置型市場は10億ドル、フォークリフトを含む車両市場は合計20億ドルに達すると結論づけている。
他の分析では、燃料電池電気自動車の商業化に対する継続的な課題として、米国に大規模な水素インフラが存在しないことを挙げている。
2014年、『The Hype About Hydrogen』（2005年）の著者であるジョセフ・ロンムは、FCVは未だに高い燃料費、燃料供給インフラの欠如、水素製造による汚染を克服できていないと述べた。
彼は、再生可能エネルギーを使ってFCVフリートのための水素を作ることは、「現在も将来も」経済的に不可能だと結論づけている
Greentech Mediaのアナリストも2014年に同様の結論を出しており、2015年には、Clean Technicaが水素燃料電池車のデメリットをいくつか挙げている。
Real Engineeringによる2019年のビデオでは、水素で走る自動車の登場にかかわらず、水素を自動車の燃料として使用しても、輸送による炭素排出量の削減にはつながらないと指摘している。
未だに化石燃料から製造される水素の95％は二酸化炭素を放出し、水から水素を製造するのはエネルギーを消費するプロセスであるという。
水素を貯蔵するには、液体になるまで冷やすか、高圧のタンクに入れるかのいずれかの方法でエネルギーを必要とし、水素を給油所に運ぶには、より多くのエネルギーを必要とし、より多くの二酸化炭素を排出する可能性があります。
FCVを1km移動させるのに必要な水素は、BEVを同じ距離移動させるのに必要な電気の約8倍のコストがかかる。
2020年のアセスメントでは、水素自動車の効率はまだ38％に過ぎず、バッテリーEVの効率は80％であると結論づけられている。
燃料電池バス
2011年8月現在、世界で運行されている燃料電池バスは約100台で、そのほとんどがUTCパワー社、トヨタ自動車、バラード・パワー社、ハイドロジェニックス社、プロトン・モーター社によって製造されている。
UTC社のバスは、2011年までに97万km（60万マイル）以上を走行していた。 燃料電池バスの燃費は、ディーゼルバスや天然ガスバスに比べて39％から141％も高い。
2019年の時点で、NRELはアメリカで現在計画されているいくつかの燃料電池バスプロジェクトを評価していた。
フォークリフト
燃料電池フォークリフト（燃料電池リフトトラックとも呼ばれる）は、材料を持ち上げて輸送するために使用される燃料電池を搭載した産業用フォークリフトである。2013年には、米国でマテリアルハンドリングに使用されている燃料電池フォークリフトが4,000台以上あり、そのうち500台がDOEから資金提供を受けている（2012年）。
燃料電池のフリートは、Sysco Foods、FedEx Freight、GENCO（Wegmans、Coca-Cola、Kimberly Clark、Whole Foodsで使用）、H-E-B Grocersなど様々な企業によって運営されている。
ヨーロッパでは、Hyliftで30台の燃料電池フォークリフトのデモンストレーションを行い、HyLIFT-EUROPEで200台まで拡張し、フランスやオーストリアでもプロジェクトが行われている。
欧州や米国のほとんどの企業は、排出ガスを抑制しなければならない屋内で作業するため、石油を動力源とするフォークリフトを使用せず、代わりに電気式フォークリフトを使用している。
燃料電池式フォークリフトは、3分で燃料を補給できることや、低温でも性能が低下しない冷蔵倉庫で使用できることなど、バッテリー式フォークリフトに比べてメリットがある。
FCユニットはドロップイン・リプレースメントとして設計されることが多い。
二輪車・自転車
2005年、イギリスの水素燃料電池メーカーであるインテリジェント・エナジー社（IE）は、「ENV（Emission Neutral Vehicle）」と呼ばれる水素走行可能なオートバイを初めて実用化した。
2004年にはホンダがFCスタックを利用した燃料電池バイクを開発した。
水素燃料電池を採用したバイクや自転車の例としては、イタリアのActa SpA社の燃料供給システムを採用した台湾のAPFCT社のスクーターや、2011年にEUの車両型式認証を取得したIE社の燃料電池を搭載したスズキのスクーター「Burgman」などがある。
スズキ株式会社とIE社は、ゼロエミッション車の商業化を加速するための合弁会社を発表している。
航空機（燃料電池実証機）
2003年、世界で初めて燃料電池のみで駆動するプロペラ機を飛行させた。145] 燃料電池を搭載した無人航空機（UAV）には、2007年に小型UAVの飛行距離記録を樹立したHorizon燃料電池UAVがある
ボーイング社の研究者とヨーロッパ中の産業界のパートナーは、2008年2月に燃料電池と軽量バッテリーのみを動力源とする有人飛行機の実験飛行を行った。
燃料電池実証機と呼ばれるこの飛行機は，プロトン交換膜（PEM）型燃料電池とリチウムイオン電池のハイブリッドシステムを用いて電気モーターを駆動し，これを従来のプロペラに連結していた．
2009年、海軍研究所（NRL）の「Ion Tiger」は、水素を動力源とする燃料電池を使用し、23時間17分の飛行を行った。
燃料電池はまた、航空機の補助動力を供給するためのテストや検討も行われており、これまでエンジンの始動や機内の電気的ニーズに使用されていた化石燃料発電機に取って代わり、二酸化炭素の排出量を削減することができる。
燃料電池は2時間飛行できるだけの燃料を持っていたとされるが、飛行時間は高度80mで10分だった。
燃料は、独自の化学物質で構成された約100個の固体の1平方センチメートル（0.16平方インチ）のペレットで、非加圧のカートリッジに収められている。このペレットは物理的に頑丈で、50℃の温度でも作動する。このセルはArcola Energy社のものである。
Lockheed Martin Skunk Works Stalkerは、固体酸化物燃料電池を搭載した電動UAVである。
ボート
世界初の燃料電池ボート「HYDRA」（ドイツ・ライプツィヒ）を発表
世界初の燃料電池ボート「HYDRA」には、正味出力6.5kWのAFCシステムが採用されている。
アムステルダムでは、燃料電池を搭載したボートを導入し、市内の運河で人々を運んでいる。
潜水艦
ドイツ海軍とイタリア海軍のタイプ212潜水艦は、燃料電池を使用して、浮上することなく数週間潜航することができる。
U212Aは、ドイツの海軍造船所Howaldtswerke Deutsche Werftが開発した非原子力潜水艦である。
システムは9個のPEM燃料電池で構成されており、それぞれ30kWから50kWを供給する。この船は無音であるため、他の潜水艦の発見に有利である。
海軍の論文では、無音での運用が必要なときに燃料電池を使用し、その後は原子炉と水から補給するという核燃料電池ハイブリッドの可能性が理論化されている。