合成燃料是液體燃料，或有時氣體燃料，從獲得的合成氣的混合物，一氧化碳和氫氣，其中所述合成氣是從固體原料，例如氣化衍生煤或生物質或通過重整天然氣。

用于精制合成燃料常用方法包括費-托轉化的甲醇到汽油的轉換，或直接煤液化。

截至2019年7月，全球商業合成燃料的生產能力超過每天240,000桶（38,000 m?³?/ d），還有許多在建或開發中的新項目，例如Carbon Engineering。

“合成燃料”具有幾種不同的含義，并且可以包括不同類型的燃料。更傳統的定義（例如國際能源署給出的定義）將“合成燃料”或“合成燃料”定義為從煤或天然氣中獲得的任何液體燃料。在其《 2006年年度能源展望》中，能源信息管理局將合成燃料定義為通過化學轉化為合成原油和/或合成液體產品而從煤炭，天然氣或生物質?原料生產的燃料。許多合成燃料的定義包括由生物質以及工業和城市廢物產生的燃料。合成燃料的定義也允許油砂和油頁巖作為合成燃料來源，除了液體燃料外，合成氣態燃料也被視為合成燃料：在他的“合成燃料手冊”中石化學家James G. Speight包括通過煤，油頁巖或焦油砂轉化以及各種形式的生物質生產的液體和氣體燃料以及清潔的固體燃料，盡管他承認在替代石油基燃料的背景下具有更廣泛的意義。根據上下文，也可以包括甲醇、乙醇和氫氣。

合成燃料是通過化學轉化過程生產的。轉換方法可以是直接轉換為液體運輸燃料，也可以是間接轉換，在這種轉換方法中，源物質首先轉換為合成氣，然后再經過額外的轉換過程變成液體燃料。基本轉化方法包括碳化和熱解、氫化和熱溶解。

全球商業化合成燃料裝置的日處理能力超過24萬桶/日（38,000 m?³?/ d），其中包括南非（Mossgas，塞康達CTL）、卡塔爾{ Oryx GTL?}和馬來西亞（殼牌民都魯）的間接費歇爾－特羅普希工廠，在新西蘭的一家Mobil加工廠（甲醇制汽油）。

Sasol是一家位于南非的公司，在Secunda運營著世界上xxx的費-托合成煤制油設施，日產能為150,000桶（24,000 m?³?/ d）。

開發合成燃料的主要考慮因素是從國內生物質和煤炭中獲取國內燃料供應的安全因素。生物量和煤炭資源豐富的國家可以使用合成燃料來抵消其對石油衍生燃料和外國石油的使用。

關于合成燃料廠發展的普遍關注的問題是可持續性。從根本上講，從石油過渡到煤炭或天然氣以用于運輸燃料生產，是從一種固有的可耗盡的受地質限制的資源向另一種資源的過渡。

合成燃料生產的積極定義特征之一是能夠使用多種原料（煤、天然氣或生物質）從同一工廠生產相同產品的能力。對于BCTL混合電廠，一些設施已經計劃與煤一起使用重要的生物質成分。最終，如果正確的位置具有良好的生物質可利用性以及足夠高的油價，則合成燃料廠可以從煤炭或天然氣轉換為100％生物質原料。即使該工廠最初僅從煤中生產燃料，這也提供了一條通往可再生燃料源的途徑，并且可能更具可持續性，即使原始的化石原料用完，基礎設施也可以向前兼容。

根據所選的工藝設備，某些合成燃料工藝可以比其他工藝更容易地轉化為可持續生產實踐。在規劃和實施這些設施時，這是一個重要的設計考慮因素，因為必須在工廠布局中留出更多空間，以適應將來可能需要進行的任何材料變更和氣化方面的工廠變更要求，以適應未來生產概況的變化。