由于燃料電池的諸多特性使其廣泛應用于電動汽車、航天飛機、潛艇、通訊系統、中小規模電站、家用電源，以及其他需要移動電源的場所。以下是應用的幾個方面。

汽車工業

車用燃料電池所具有的效率高、啟動快、環保性好、響應速度快等優點，使其當仁不讓地成為21世紀汽車動力源的最佳選擇，是取代汽車內燃機的理想解決方案。從燃料電池的發展勢頭看，汽車內燃機的生產將會在21世紀中葉終止。燃料電池汽車的最大優點是清潔、無污染，所排出的唯一廢物是水。

能源發電

普遍認為燃料電池發電系統是未來最有吸引力的發電方法之一，它的能量轉換效率高、燃料使用和場址選擇靈活、污染物排放量很少。

船舶工業

原則上講，所有燃料電池都適用于水面艦船的發電和（或）推進系統。這些燃料電池所用的燃料有氫氣、富氫氣體（如甲烷）或液態碳氫化合物（如甲醇、柴油），后者必須經過適當的重整才能用于燃料電池系統。

航天工業

60年代，燃料電池成功地應用于阿波羅登月飛船。從60年代開始，氫氧燃料電池廣泛應用于宇航領域。

移動通信

未來數年內，新的動力之源——迷你型燃料電池將成為最搶手的便攜設備電源，它將帶來電池能源的革命，在手機、筆記本電腦、掌上電腦等電子產品上都將出現它小巧的身影。