الوقود الحيوي وقود ينتج من كتلة حيوية حديثة المصدر، مثل النباتات والطحالب والمواد العضوية، ويحول إلى طاقة بطرق حرارية أو كيميائية أو حيوية. قد يكون الوقود الناتج صلباً أو سائلاً أو غازياً، ومن أشهر أنواعه الإيثانول الحيوي المنتج بالتخمير من محاصيل غنية بالسكر أو النشا، والديزل الحيوي المنتج من الزيوت النباتية أو الحيوانية. ازداد الاهتمام بالوقود الحيوي مع ارتفاع أسعار النفط والحاجة إلى تنويع مصادر الطاقة وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري، لكنه يثير نقاشات حول تأثير إنتاجه في الغذاء والأراضي الزراعية والبيئة، إضافة إلى تطوير أجيال متقدمة تعتمد على مصادر غير غذائية.

تكرير الزيوت النباتية (وقود) عملية تحويل الزيت النباتي إلى وقود حيوي عبر تكسير بالهيدروجين أو هدرجة، حيث يكسر التكسير الجزيئات الكبيرة إلى أصغر بوجود الهيدروجين بينما تضيف الهدرجة ذرات هيدروجين إلى الروابط؛ وتُنتج بهذه الطرق بنزينًا وديزلًا وبروبانًا ومواد خام كيميائية، ويُعرف الديزل المنتج باسم الديزل الأخضر أو الديزل المتجدد.

عملية فيشر-تروبش تحويل كيميائي يحول خليط أول أكسيد الكربون والهيدروجين إلى هيدروكربونات سائلة؛ وُصفت عام ١٩٢٥ على يد فرانز فيشر وهانز تروبش في ألمانيا، وتُستخدم في تحويل الغاز إلى سائل لإنتاج زيوت تركيبية ووقود اصطناعي وديزل منخفض الكبريت، وتعتمد غالباً على حفازات الحديد وتجرى حوالى ٣٣٠–٣٥٠ درجة.

تثبيت الكربون عملية حيوية تحول الكربون غير العضوي، عادة ثاني أكسيد الكربون، إلى مركبات عضوية داخل الكائنات الحية؛ أبرزها البناء الضوئي في النباتات والطحالب، كما تقوم بطرق أخرى كالتمثيل الكيميائي لدى بعض البكتيريا المتقلبة، مسهِّمة في تدوير الكربون ودعم السلاسل الغذائية.

البوتانول الحيوي وقود سائل يُنتج من الكتلة الحيوية الزراعية أو من الوقود الأحفوري وله سلسلة هيدروكربونية أطول وقطبية أقل من الإيثانول، فيقترب خواصه من البنزين ويمكن استخدامه في المحركات المصممة للبنزين دون تعديل، ويُعتبر شكلاً من أشكال الطاقة الأنظف عند استخراجه من محاصيل طاقة.