O combustível utilizado nos motores diesel, nomeadamente o gasóleo, possui as seguintes características fundamentais:
Alta densidade de energia: O combustível diesel tem uma densidade de aproximadamente 0,82–0,85 g/cm³, superior à da gasolina (aproximadamente 0,70–0,78 g/cm³). Cada litro de diesel contém cerca de 12% mais energia que a gasolina, permitindo que os veículos a diesel alcancem maior autonomia com o mesmo volume de combustível.
Alto ponto de fulgor e baixa volatilidade: O combustível diesel tem uma ampla faixa de ebulição (aproximadamente 180 graus –370 graus) e baixa volatilidade, tornando-o menos propenso à formação de vapores inflamáveis em temperatura ambiente. Isso aumenta a segurança durante o armazenamento e transporte.
Baixa temperatura de autoignição: a temperatura de autoignição do diesel é de aproximadamente 220 graus, significativamente menor que a da gasolina (cerca de 427 graus). Isso permite a auto{3}}ignição em ar-de alta-temperatura e alta-pressão sem ignição por vela de ignição, formando a base dos motores de ignição-por compressão.
Requisitos moderados de índice de cetano: o índice de cetano mede a capacidade de auto-ignição do diesel. Motores diesel-de alta velocidade normalmente exigem um índice de cetano entre 40 e 60. Um valor demasiado baixo provoca um arranque difícil e uma combustão violenta; um valor muito alto leva à combustão incompleta e à emissão de fumaça preta.
Alto teor de carbono: O combustível diesel contém aproximadamente 87% a 89% de carbono, superior ao da gasolina (85% a 87%). Isto produz maior eficiência térmica durante a combustão, mas também produz mais partículas e óxidos de nitrogênio.