O Brasil é o segundo maior produtor mundial de etanol combustível, e até 2010, o maior exportador do mundo. Juntos, Brasil e Estados Unidos lideram a produção industrial de etanol, representando em conjunto 87,8% da produção mundial em 2010 e 87,1% em 2011. Em 2011, o Brasil produziu 21,1 bilhões de litros, o que representava 24,9% do total de etanol do mundo usado como combustível.

O país é classificado como a primeira economia sustentável com base em biocombustíveis do mundo, além de ser um líder da indústria de biocombustíveis, um modelo para outros países; e seu etanol de cana-de-açúcar é considerado "o combustível alternativo mais bem-sucedido até o momento." No entanto, alguns autores consideram que o modelo brasileiro só é sustentável no Brasil devido à sua tecnologia agroindustrial avançada e devido a enorme quantidade de terra arável disponível em seu território; enquanto de acordo com outros autores, o etanol brasileiro seria uma solução apenas para alguns países da zona tropical da América Latina, Caribe e África.

O programa de etanol combustível do Brasil é baseado na tecnologia agrícola mais eficiente para o cultivo de cana-de-açúcar no mundo e utiliza equipamentos modernos e plantas baratas como matéria-prima, enquanto o bagaço residual é usado para produzir calor e energia, o que resulta em um preço muito competitivo e também em um equilíbrio de alta energia (produção de energia/energia gasta), que varia de 8,3 para condições médias a 10,2 na produção com melhores práticas. Em 2010, a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos designou o etanol brasileiro como um biocombustível avançado, devido à sua redução de até 61% das emissões totais na análise do ciclo de vida de gases do efeito estufa, incluindo emissões diretas através de mudanças no uso indireto da terra.

Já não há quaisquer veículos leves no Brasil rodando apenas através de gasolina. Desde 1976, o governo tornou obrigatória a mistura de etanol anidro à gasolina, oscilando entre 10% a 22%, e que requer apenas um pequeno ajuste em motores a gasolina normais. Em 1993, a mistura obrigatória foi fixada por lei em 22% de etanol anidro (E22) em volume em todo o país, mas com uma margem de manobra dada ao poder executivo para definir diferentes porcentagens de etanol, dentro dos limites pré-estabelecidos. Em 2003, esses limites foram fixados a um mínimo de 20% e um máximo de 25%. Desde 1 de julho de 2007, a mistura obrigatória é de 25% de etanol anidro e 75% de gasolina (E25). O limite inferior foi reduzido para 18% em abril de 2011, devido à recorrente escassez de oferta de etanol e os preços elevados que ocorrem entre as épocas de colheita.

A indústria de transformação brasileira desenvolveu veículos flex, que podem rodar com qualquer proporção de gasolina e etanol hidratado (E100). Lançados no mercado em 2003, os veículos flex tornaram-se um sucesso comercial, alcançaram um recorde de participação de 92,3% de todos os carros novos e vendas de veículos leves em 2009. A produção cumulativa de automóveis flex atingiu a marca de 10 milhões de veículos em março de 2010 e de 15,3 milhões de unidades em março de 2012. Em meados de 2010, havia 70 modelos de veículos flex disponíveis no mercado, fabricados por 11 grandes fabricantes de automóveis. O sucesso dos veículos "flex", em conjunto com a mistura E25 obrigatória em todo o país, permitiu que o consumo de álcool combustível no país atingisse uma quota de mercado de 50% da frota de carros movidos a gasolina em fevereiro de 2008. Em termos de energia equivalente, o etanol de cana representou 17,6% do consumo total de energia do país no setor dos transportes em 2008.