Mit Autogas betriebene Fahrzeuge werden entweder mit Benzin gestartet und danach je nach eingebauter Anlage per Schalter oder automatisch auf Gasbetrieb umgestellt, um eventuelle Warmlaufprobleme zu umgehen, oder sie starten direkt mit Autogas. Es wird zwischen Venturi-Anlagen, sequenziellen Anlagen und LPI-Anlagen unterschieden.


Die ersten beiden Anlagentypen haben gemeinsam, dass das im Tank unter Druck befindliche flüssige Gas dem Motor über einen Verdampfer und Druckregler gasförmig zugeführt wird. Da das Gas beim Verdampfen ähnlich wie Kältespray stark abkühlt, wird der Verdampfer mit Kühlwasser beheizt. Aus diesem Grund schalten die meisten Autogasanlagen erst ab ca. 50 °C Kühlwassertemperatur auf Gas, um ein Vereisen der Verdampfer bei niedrigen Außentemperaturen zu verhindern.


Seit 1995 werden auch LPI-Anlagen angeboten. Diese Systeme fördern mittels einer Kraftstoffpumpe flüssiges Gas unter Druck in einer Ringleitung, von wo es durch Dosierventile in flüssiger Form in den Ansaugtrakt gespritzt wird. Durch die für die Verdunstung aufgenommene Wärme kommt es zu einem Kühleffekt der Ansaugluft, der je nach Last 5 bis maximal 15 Kelvin (also 5°C bis maximal 15°C) betragen kann. Dadurch kommt es zu einer geringfügigen Leistungssteigerung (siehe Turbomotor/Ladeluftkühler) respektive zu einem geringeren Leistungsverlust bezogen auf Verdampferanlagen. Zur Verbrennung wird Kraftstoff und der in der Luft enthaltene Sauerstoff benötigt. Kalte Luft enthält je Volumen mehr Sauerstoff als warme. Bei einem klassischen Benzinmotor wird der Kraftstoff als Aerosol eingespritzt, welcher faktisch kein Volumen benötigt. Gasförmige Kraftstoffe verdrängen Luft und senken so die Sauerstoffmenge im Zylinder. Bei LPG werden theoretisch 3 % der Luft verdrängt, bei Erdgas bis zu 10 %.


Die Autogasverbrennung erfolgt bei geringeren Schadstoffemissionen und erhöhter Laufruhe. Diese Effekte sind u.a. auf die hohe Klopffestigkeit von 105 bis 115 Oktan zurückzuführen sowie auf die homogene Gemischbildung. Gase sind im Gegensatz zu Aerosolen sehr schnell und sehr gleichmäßig mit der Verbrennungsluft mischbar. Durch die Vermeidung lokaler Luftmangel bzw. -überschüsse wird die Bildung von unerwünschten Verbrennungsnebenprodukten wie Kohlenmonoxid, teil-/unverbrannten Kohlenwasserstoffen oder Stickoxiden unterdrückt.


Zum Thema Sicherheit schreibt der ADAC: „Es gibt keine Hinweise aus der Praxis, dass bei diesen Fahrzeugen ein erhöhtes Sicherheitsrisiko besteht, auch nicht aus jenen Ländern, wo relativ viele Autogasautos zugelassen sind. Crash- und Brandtests zeigen, dass Autogasautos nicht gefährlicher sind als vergleichbare Benzinfahrzeuge.“ Autogastanks und deren Rohrverbindungen sind mit unterschiedlichen Sicherungssystemen ausgestattet: So ist der Füllleitungsanschluss mit einem Rückschlagventil versehen, das bei einem Rohrabriss das Austreten von Gas verhindert. Die Beförderungsleitung in den Motorraum ist direkt bei der Tankentnahme mit einem Magnetventil gesichert, das bei Stromverlust sofort schließt. Bei einem zu hohen Druckverlust schaltet das Gassteuergerät sofort auf 0 Volt, wodurch das Ventil geschlossen wird. Sollte bei einem Unfall die Fahrzeugstromversorgung nicht mehr funktionieren, dann ist das beschriebene Magnetventil aufgrund des Stromverlusts auf jeden Fall geschlossen.


Im Falle eines Brands sind die meisten Tanks bis zu einem Überdruck von 30-35 bar geprüft (Abpressdruck ca. 60-90 bar). Je nach Tankart (1-Loch/4-Loch) ist entweder ein separates Überdruckventil oder ein in das Multiventil integriertes Überdruckventil verbaut. Dieses öffnet bei einem Druck von ca. 25-28 bar, wodurch sichergestellt ist, dass das Gas im Brandfall kontrolliert abgelassen wird und der Tank nicht bersten kann.