Neben fossilen Energieträgern (Erdgas, Heizöl) können auch Energieträger aus nachwachsenden Rohstoffen und alternativen Energiequellen in Blockheizkraftwerken zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden.

BHKW können je nach verwendetem System mit unterschiedlichen Brennstoffen betrieben werden. Meistens kommen fossile Brennstoffe wie Erdgas oder Heizöl zum Einsatz. Werden nachwachsende Rohstoffe oder andere alternative Energieträger verwendet, fällt die Schadstoffbilanz der Anlage besonders günstig aus. Die möglichen nutzbaren Energieträger neben Erdgas und Heizöl lassen sich grob unterteilen in:

• Energieträger aus nachwachsenden Rohstoffen, z. B. Biodiesel, Bioöl
• vergastes Holz und Biogas
• Energieträger aus der Verwertung von Materialien der Abfall- und Abwasseraufbereitung
• Grubengas aus Kohlebergwerken
• Klärgas und Deponiegas
• synthetische Gase und Kraftstoffe (CtL)

BHKW-Hersteller setzen verstärkt auf Motoren, die mit regenerativen und daher per Definition CO₂-neutralen Energieträgern arbeiten können. Pflanzenöle, beispielsweise Rapsöl, Sojaöl oder Palmöl, können in ausgewählten BHKW mit Dieselmotor verwendet werden. Biogas kann als Substitut für Erdgas eingesetzt werden – und zwar in allen dafür ausgelegten BHKW-Verbrennungsmotoren. Einen Sonderfall bilden darunter Deponie- und Klärgase, die vor Verwendung in BHKW gereinigt werden müssen. Die Nutzung ist derzeit nicht verbreitet, da Biogas nur selten direkt über den Gasanschluss bereitgestellt wird und daher zur Lagerung ein Gastank notwendig ist. Holzpellets werden meistens in Mikro-BHKW genutzt, während Holzhackschnitzel in großen BHKW zum Einsatz kommen.