Les bus équipés d'une motorisation fonctionnant au gaz naturel sont arrivés sur le marché à partir de la fin des années 90. Les arguments pour leur développement sont alors la réduction du bruit et des vibrations, moins d'odeurs et moins de rejets de particules. L'Etat et l'UE ont encouragé cette motorisation via des aides à l'acquisition d'autobus et des aides fiscales sur ce carburant. Il y a eu en moyenne 200 bus au gaz neufs par an entre 1998 et 2007. Deux fois moins entre 2008 et 2014.
L'énergie gaz naturel a ensuite connu un second souffle à partir de 2015, avec annuellement plus de 230 bus jusqu'en 2018. Ce renouveau est lié au développement de la filière du bioGNV, un gaz produit par des unités de méthanisation à partir de déchets organiques provenant des ménages, de l'agriculture ou de l'industrie. Ce biogaz est injecté dans le réseau de gaz naturel après épuration et les transporteurs peuvent acquérir des garanties d'origine pour démontrer qu'ils ont consommé du biométhane (fraction du gaz consommé d'origine renouvelable d'au moins 30 % depuis le 1er janvier 2025, 20 % avant).
Mais en 2025, le nombre d'immatriculations de bus neufs fonctionnant au GNV a fortement chuté avec seulement 314 véhicules. Cette baisse a plusieurs explications. La première est législative. Depuis janvier dernier, les plus grandes collectivités doivent acquérir une part de Véhicules à Très Faibles Emissions (VTFE). Cette catégorie comprend les véhicules électriques mais pas les bus au gaz. La seconde résulte des constructeurs, on observe une réduction de l'offre de bus au gaz disponibles dans leurs catalogues et des retards de livraison.

Afin de réduire à terme les émissions de gaz à effet de serre dans des proportions suffisantes, les véhicules thermiques fonctionnant au GNV/bioGNV devraient fonctionner exclusivement avec du bioGNV. Or, actuellement, seule une faible part de bioGNV est incorporée dans le GNV d'origine fossile. Compte-tenu des ressources limitées en biomasse, le bioGNV ne pourra à long terme être utilisé que dans des proportions limitées, qui correspondent globalement aux propositions formulées par la Commission Européenne pour les poids lourds. Le bioGNV peut néanmoins être utile pour décarboner les transports routiers lourds dans la période de transition jusqu'en 2040 ainsi que pour répondre, à plus long terme, aux éventuels usages spécifiques pour lesquels le recours aux véhicules zéro émission ne constituerait pas une solution adaptée.