早在1839年，William Grove（常称其为燃料电池之父）已发现通过反向的水的电解即可产生电。直到1889年才有两位研究者，即Charles Langer和Ludwig Mond，创造了术语“燃料电池”，并利用空气和煤气力图设计制作第一个实用的燃料电池。当20世纪初期进一步意图发展燃料电池以使煤或碳可转换为电能时，内燃机的到来暂时压制了发展正在形成的该应用技术的任何希望。

1932年Francis Bacon成功研制了也许是第一台燃料电池装置，该装置含有用碱性电解液和镍电极构成的氢氧燃料电池，其中有Mond和Langer所采用的廉价的触媒作用的替代物。由于一些实质性的技术困难，直至1959年Bacon和公司才首次示范其实用的5kW燃料电池系统。Hairy Karl Ihrig在同一年展示了当时令人满意的装备有20hp燃料电池的牵引车。

1970年，历史上第一辆装配燃料电池的汽车是由Karl Kordesch改装的配有碱性燃料电池的Austin A40。这辆汽车在车顶安置了25（N·m3）压缩氢气的储气罐，以保证300 km的续航里程。这款概念车在没有出现明显问题的情况下行驶了三年。

除这个让人激动的结果之外，后来出现的概念车都配备了20世纪80年代末的最重要研究成果，即“酸性聚合物电池”或者“PEM”电池。20世纪90年代初期的戴姆勒-奔驰公司，现在的戴姆勒-克莱斯勒公司是在此领域最具有活力和创造性的厂商。从此之后，世界上大量的制造厂商也都参与了进来。

在最近十年间，包括主要的汽车制造厂商在内的一些制造厂商，以及很多的美国公司已经支持正在进行的燃料电池应用技术的研发，以应用于燃料电池电动汽车和其他的用途，氢的生成、储存和配置是当前面临的最大挑战。事实上，燃料电池电动汽车进入市场仍然需要经历相当长的过程。

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在20世纪50年代后期，美国国家航空航天局（NASA）也开始制造应用于太空飞行任务的紧凑型发电机，并且不久即为涉及燃料电池应用技术的数百个研究合同提供资金。在成功供电给几个太空飞行任务后，目前燃料电池在空间计划中已具有确认无疑的作用。