根據所用的電解質，燃料電池一般被分為如下5類:
 
（1）質子交換膜燃料電池（proton exchange membrane fuel cell PEMFC）:該類燃料電池使用能夠傳導氫離子（H+）（即質子的高分子聚合物做為電解質，最常用的電解質是全氟化的磺酸質子交換膜，其中的磺酸根（-SO3H）是傳導離子的集團，被傳導的離子是質子。
 
（2）堿性燃料電池（alkaline fuel cell，AC）:該類燃料電池使用能夠傳導氫氧根離子（OH）的液體或固體物質做為電解質。早期的電解質為KOH水溶液，但由于空氣中的CO2會和KOH反應生成溶解度比較低的碳酸鹽，逐漸堵塞電極中的微孔并降低OH的濃度，不適合在地球上使用，只能用于外層空間。為了克服這一缺陷，自2000年左右起，人們開始開發能夠傳導氫氧根的高分子聚合物，但目前離商業化的要求還有距離。
 
（3）磷酸燃料電池（phosphoric acid fuel cell，AFC）:該類燃料電池使用磷酸做為電解質，被傳導的離子是氫離子（H）液態磷酸通過毛細作用被吸附在固態的基體如多孔碳化硅中。自20世紀9年代，人們開始嘗試使用高分子聚合物如聚苯并咪唑（polybenzimidazole）做為承載磷酸的基體。
 
（4）熔融鹽燃料電池（molten carbonate fuel cell，MCFC）:該類燃料電池使用能夠傳導碳酸根離子（CO32）的熔融L2CO3+K2CO3或Li2CO3+na2CO3做為電解質，電解質吸附在多孔的固態 LiA1022基體中。
 
（5）固體氧化物燃料電池（solid oxide fuel cell，SOFC）:該類燃料電池使用能夠傳導氧離子（02）的高溫固態陶瓷材料做為電解質，最常用的是摻雜有少量三氧化二釔的二氧化鋯（YSZ）
如果按照運行溫度來分，質子交換膜燃料電池是低溫燃料電池（<100℃），堿性燃料電池既可是低溫（<100℃））也可是中溫（100~250℃）燃料電池，磷酸燃料電池是中溫燃料電池（~200℃），熔融鹽燃料電池（~650℃）和固體氧化物燃料電池是高溫燃料電池（700~1000℃）