德國寶馬（BMW）公司從1978年開始研發以氫氣為燃料的內燃機汽車，已研發了六代氫燃料內燃機轎車。2007年完成了全球200萬公里的巡回技術展示。德國奔馳公司1978年開發了第1輛氫燃料樣車，近幾年奔馳公司又將氫燃料項目列入“HY-PASS”課題。2007年歐盟啟動了HyICE計劃，共有寶馬（BMW）、沃爾沃（VOLVO）、福特歐洲中心、格拉茲大學等16家單位參加，旨在開發新一代高熱效率低排放氫內燃機，項目最終結論是：氫內燃機是現階段通向氫能源經濟的現實技術途徑。2018年4月，英國利物浦集團ULEM Co和Innovate UK合作，成功改裝沃爾沃FH16為氫內燃機卡車。
2001年美國福特（Ford）推出了第一輛氫內燃機試驗車和多款氫燃料概念車，2007年福特氫燃料V-10發動機正式投產，該6.8L發動機已用于Shutbas示范運行項目。
1990年日本武藏工業大學與日產公司合作研制“武藏8號”液氫內燃機汽車，2006年馬自達研制推出了Mazda RX-8氫轉子發動機，日本產業技術綜合研究所與日本岡山大學、東京都市大學、早稻田大學開發出全球首款能實現高熱效率和低NOx排放的火花點火氫燃料發動機，達成了54％的熱效率，NOx的排放量達到了20ppm以下，實現近零排放。2018年豐田（TOYOTA）汽車公司發布了一款氫內燃機及未來5年的氫內燃機技術路線圖，豐田公司已經開發了多款氫內燃機，有效熱效率已經達到46%，接近零排放。預計到2025年，氫內燃機的熱效率有希望突破51%，會成為能與燃料電池競爭的動力裝置！
2019年德國寶馬（BMW）公司原有氫內燃機開發團隊組建了KEYOU公司，開發出一款7.8L進氣道噴射的增壓氫內燃機，熱效率可以達到41%，扭矩950N.m。2020年德國博世（BOSCH）先后完成了一個2.0L增壓進氣道噴射、直接噴射的氫內燃機，升功率接近80kW，熱效率超過39%。
2021年，德國MAN公司開始在紐倫堡進行氫內燃機測試，選用了一款16.8L排量的直列6缸柴油機為原型機，提出了氫氣低壓直噴的均質稀薄燃燒概念，過量空氣系數為2.5，氫噴射壓力為低壓2.2MPa，壓縮比為13，氮氧化物排放2g/kWh以下，該款氫內燃機將作為MAN公司氫動力汽車的重要組成部分。
2022年，美國西南研究院（Southwest Research Institute，SwRI）正在探討清潔汽車技術，以使傳統內燃發動機能夠高效利用氫燃料。其動力傳動組采用不同模擬方法探討了氫內燃機提高效率的可能性，每一種方法都證明氫內燃機具備達到50%熱效率的前景。同時，氮氧化物排放（NOx）達到與燃燒柴油一致的水平，但是沒有一氧化碳、碳氫化合物、煙塵或二氧化碳排放。
歐、美、日等發達國家的頂尖汽車公司及零部件制造商，在氫內燃機領域進行了大量的工程開發及示范運行。相比之下，我國氫內燃機的研究開發還處于起步階段。2007年，重慶直轄十周年科技慶典上，長安汽車公司與北京理工大學合作研發的氫內燃機點火成功。2012～2017年之間，北京理工大學承擔軍口863項目，完成高比功率氫內燃機設計關鍵技術研究，開發出進氣道噴射渦輪增壓氫內燃機。2018年，在上汽產業基金會資助下，北京理工大學聯合上海汽車、泛亞汽車及聯合電子，開發了近零排放控制技術，取得了積極進展。2021年4月中國一汽新款氫能發動機點火成功，2021年9月廣汽氫內燃機點火，2021年12月玉柴K05H大排量氫內燃機點火成功，呈現出良好的研究開發態勢。
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