Η βιοενέργεια είναι η παλαιότερη και πιο διαδεδομένη ανανεώσιμη μορφή ενέργειας. Ο πρωτόγονος άνθρωπος χρησιμοποίησε την θερμότητα που προέρχεται από την καύση ξύλων (είδος βιομάζας) προκειμένου να ζεσταθεί και να μαγειρέψει.
Με τον όρο βιομάζα νοείται οποιοδήποτε υλικό παράγεται από ζωντανούς οργανισμούς. Τα φυτά μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης μετασχηματίζουν την ηλιακή ενέργεια σε βιομάζα.
Οι βασικές πηγές βιομάζας είναι τα υπολείμματα ξυλείας (πριονίδι), τα γεωργικά υπολείμματα (κουκούτσια), οι ενεργειακές καλλιέργειες (κριθάρι), τα ζωικά απόβλητα (κοπριά) και τα αστικά απορρίμματα (χαρτί).
Επίσης από ορισμένα φυτά ή σπόρους μπορούν να παραχθούν υγρά καύσιμα, που λέγονται βιοκαύσιμα. Τέτοια καύσιμα είναι η βιοαιθανόλη και το βιοντίζελ. Τα καύσιμα αυτά δεν ρυπαίνουν το περιβάλλον όπως τα ορυκτά καύσιμα, και μπορούν να χρησιμοποιηθούν στα αυτοκίνητα ή για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.