Polttoaine on yleisnimitys erilaisille aineille, joita käytetään energianlähteenä esimerkiksi polttomoottorilla varustetuissa autoissa. Yleisiä polttoaineita ovat muun muassa bensiini, diesel, kaasu, hiili ja biopolttoaineet. Polttoaineiden käyttämisestä syntyy tyypillisesti haitallisia päästöjä, joita pyritään teknologian avulla vähentämään.