Ein Wasserstoffverbrennungsmotor (kurz Wasserstoffmotor) ist ein Verbrennungsmotor, der mit Wasserstoff als Kraftstoff betrieben wird. Er wandelt chemische Energie durch Verbrennung in mechanische Arbeit um. Wasserstoffmotoren können als Hubkolben- oder Rotationskolben-Verbrennungsmotor ausgeführt werden. Meist werden Hubkolbenmotoren eingesetzt, die nach dem Ottoprinzip arbeiten; aber es gibt auch Wasserstoffverbrennungsmotoren, die nach dem Dieselprinzip arbeiten. Der Wirkungsgrad des Wasserstoffmotors liegt zwischen dem des konventionellen, mit Benzin betriebenen Ottomotors und dem des Dieselmotors. Zu einer Serienproduktion von Fahrzeugen mit Wasserstoffverbrennungsmotor ist es bisher nicht gekommen.
Der Wasserstoffverbrennungsmotor ist nicht zu verwechseln mit dem Brennstoffzellenfahrzeug, bei dem die in Wasserstoff enthaltene Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, die von einem Elektromotor dann in Antriebsenergie umgesetzt wird.