有机无灰类汽油抗爆剂能改变燃料的燃烧历程，在一定程度上控制燃烧速度。即抑制反应的自动加速，把燃料燃烧的速度限制在正常燃烧范围内，确保加入的汽油抗爆剂不引起废气催化剂中毒，不增加污染物排放,以及具有良好的抗爆性能。因此，目前对于此类抗爆剂的研究较多。常见的有机无灰类抗爆剂主要有如下几类。
醚类化合物
醚类是提高辛烷值最好的品种，它们具有高辛烷值、低蒸汽压和高燃烧热等突出优点，同时具有优异的燃料相容性和发动机性能，因而其用量不断增长。其中甲基叔丁基醚（MTBE）性能最好，MTBE与汽油调合时具有明显的正调合效应，并具有改善燃烧室清洁度和减少发动机磨损等特点，目前已有应用。当添加质量分数为2%~7%时可将汽油研究法辛烷值提高2~3个单位。醚类的合成比较容易,目前国内已有多套成熟的工艺，可以生产甲基叔丁基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚(TAME)，乙基叔丁基醚(ETBE)等各种醚类，足以满足作为汽油抗爆剂的需要。
酯类化合物
作为汽油抗爆剂，酯类化合物中碳酸二甲酯 (DMC)最受关注，被认为是最具发展前途的辛烷值改进剂。另外，研究表明，加入DMC后，对汽油的饱和蒸汽压、冰点和水溶性影响不大。DMC和MTBE相比，DMC的含氧量高，汽油中达到同样氧含量时，DMC的添加体积只有MTBE的40%左右。
另据美国专利报道，丙二酸酯添加剂可以提高汽油的辛烷值。如在基础汽油中加入体积分数为10%的丙二酸二甲酯，可将汽油的辛烷值由89.25提高到99.45。这种添加剂不会增加发动机的磨损，不损坏尾气催化转化器、不违背防污染法规，而且加水后也不发生相分离。
碳酸酯类化合物制备比较容易，一般都是采用醇类与一氧化碳反应制得。
醇类化合物
甲醇、乙醇、丙醇和叔丁醇等低碳醇或其混合物都可用作汽油添加剂。其混合物用作汽油添加剂具有与MTBE相似的功能,还有价格优势，用作汽油抗爆剂具有较大的市场潜力。其中，甲醇和叔丁醇自身有很大的毒性限制了它们在汽油中的发展和应用，乙醇自身毒性小，是可再生的资源，具有相当高的调和值，加入乙醇后的汽油具有良好的抗爆性能，同时尾气中的CO、HC、NOX的排放量分别减少35.7%、53.4%、33%。目前国外大量使用乙醇汽油的国家主要是美国、巴西、欧盟等国家，其中巴西是唯一销售乙醇汽油而不销售普通汽油的国家。我国乙醇汽油的普及始于2001年，2005年E10乙醇汽油普及率达到20%。现在，在黑龙江、辽宁、吉林、河南、安微五省地区全封闭运行，另外，湖北、河北、山东、江苏四省的部分地区(共27市)也在开展普及，计划在“十一五”期间，
上述四省也实行全封闭运行。但乙醇汽油存在腐蚀性、油耗增加、油品分层等问题，发达国家在这方面的技术已经比较发达，针对乙醇汽油的添加剂在国内外越来越被关注，目前国内这方面的研究也开始越来越多。