Grijze waterstof is waterstof waarbij tijdens de productie broeikasgassen in de atmosfeer terecht komen. Uitzonderingen zijn productieprocessen waarbij weliswaar uitstoot vrijkomt, maar waarbij de totale hoeveelheid broeikasgassen in omloop niet toeneemt, zoals bij het gebruik biomassa.

Bijna alle geproduceerde waterstof behoort begin 21e eeuw tot grijze waterstof, omdat stoom-methaan-reforming (SMR) van aardgas en reforming van andere fossiele grondstoffen het goedkoopste en efficiƫntste productieproces is. Tijdens dit proces laat men onder hoge temperatuur en druk de grondstof reageren met stoom om waterstofgas (H2) te verkrijgen. Tot de overige reststoffen van dit proces behoort onder meer CO2, een schadelijk broeikasgas.

Waterstof is een essentiƫle grondstof binnen verschillende productieprocessen. Daarnaast wordt er steeds meer belang gehecht aan waterstof als duurzame energiedrager. Bij het gebruik van waterstof als brandstof vindt er namelijk geen schadelijke uitstoot plaats. Zolang de meeste waterstof in omloop echter grijze waterstof is, is het gebruik van waterstof niet duurzaam.

Alternatieven voor grijze waterstof zijn blauwe en groene waterstof. Bij blauwe waterstof wordt de uitstoot afgevangen en uit de atmosfeer gehouden. Bij groene waterstof is er tijdens de productie geen sprake van schadelijke uitstoot.