グリーン水素は、生産から最終利用に至るまでの全ライフサイクルにおいて、ネットゼロの炭素排出を実現するため、本質的にカーボンニュートラルです。太陽光、風力、水力などの再生可能エネルギー由来の電気を使って水を電気分解することにより生産され、このプロセスでは水とクリーンエネルギーのみを消費し、副産物として酸素を放出します。グリーン水素を使用する際—燃料電池で発電に用いる場合、工業プロセスや暖房用途においても—酸素と反応してエネルギーと水を生成し、二酸化炭素やその他の温室効果ガスは一切排出しません。このようにして、大気中に炭素を追加しない完結なサイクルを形成しており、大量の排出を伴う化石燃料由来のグレーハイドロジェンや、化石燃料ベースながら炭素回収を行うものの残余排出の仍有するブルーハイドロジェンとは明確に区別されます。カーボンニュートラルなエネルギーキャリアとして、グリーン水素は重工業や長距離輸送など、直接的な電化が難しい分野における脱炭素化を可能にし、地球規模の気候目標達成において極めて重要な役割を果たしています。