Blyholdig benzin indeholder den stærkt giftige forbindelsetetraetylbly (eng: Tetra-Ethyl-Lead, TEL). Forbindelsen kan forårsage blyforgiftning ved hudkontakt og har været skyld i adskillige dødsfald påraffinaderier, hvor stoffet tilsættes.
Det blev tilsat for at hæveoktantallet i benzinen, hvorved tendensen til at luft/benzin-blandingen i cylinderen i enbenzinmotor 'banker' (detonerer) nedsættes.
En stor ulempe ved blyholdigheden er, at man ikke kan brugekatalysator i udstødningen. Blyet/blyoxidet som forladercylinderen i benzinmotoren 'forgifter' katalysatoren – dens virkning ophører meget hurtigt.Kommer man derfor til at hælde blyholdig benzin i tanken på en bil med katalysator, skal tanken suges tom. Har man først kørt nogle kilometer på blyholdig benzin, skal katalysatoren sandsynligvis udskiftes.
Blyholdig benzin iDanmark forsvandt fuldstændig i 1994,[1] og blev erstattet af tilsætningsstoffetMTBE, som blev gradvist udfaset efter den1. maj2001.[2] I dag er brugen af blyholdig benzin stort set ophørt i den vestlige verden, men fortsætter iu-lande, hvor befolkningen næsten er totalt uvidende om skadevirkningerne. Grunden hertil angives at være den relativt dyre ombygning af raffinaderier, så de kankrakke råolien til forbindelser med højere oktantal.