Les biocarburants sont des combustibles liquides d'origine agricole obtenus à partir de matières organiques végétales ou animales. Leur origine agricole leur vaut d’ailleurs d’être de plus en plus dénommés « agrocarburant » aux dépens du terme « biocarburant » qui peut entraîner une confusion avec la filière biologique.

Il existe classiquement trois grandes filières d’agrocarburants :

Les biocarburants issus des plantes oléagineuses (contenant de l'huile) comme le colza ou le tournesol en France. Cette catégorie comprend aussi bien les huiles brutes obtenues par pressage des graines que les esters méthyliques d'huile végétale (EMHV) issus de la transformation chimique de ces huiles. L'EMHV est rarement utilisé pur, mais souvent par incorporation au diesel dans des proportions de 5 à 30%, pour donner du biodiesel mieux connu en France sous le nom commercial Diester. En France, on estime qu’un hectare de colza produit 1,5 tonne d’EMVH. Le rendement du tournesol est en revanche plus faible : 0,8 tonne par hectare.

Les biocarburants peuvent également être basés sur l'alcool produit à partir de plantes contenant du sucre ou de l'amidon. En France, la betterave et le blé sont les principales ressources agricoles utilisées pour la production d'éthanol dit « bioéthanol » alors que l'on utilise la canne à sucre au Brésil et le maïs aux Etats-Unis. On estime qu’un hectare de betterave et de blé produit respectivement 5,9 et 2,5 tonnes d’éthanol. L’éthanol pur peut être mélangé à l’essence en des proportions allant de 5 à 85%. Néanmoins, le véhicule nécessite une adaptation spécifique au-delà de 20%. L'utilisation des mélanges riches en éthanol (par exemple à 85% ou E85) se fait par exemple au Brésil où il existe plus de 4,5 millions de véhicules légers fonctionnant à l'éthanol.
L'éthanol peut également être utilisé sous forme d'éthyl tertio butyl éther ou ETBE, produit résultant de sa synthèse avec une base pétrolière issue des raffineries : l'isobutène. En France, l'ETBE peut être incorporé jusqu'à 15% en volume dans l'essence conformément à l'arrêté du 23 décembre 1999 modifié relatif aux caractéristiques des supercarburants sans plomb.

Le terme de biocarburants intègre également les gaz produits par fermentation de toute matière organique (déchets alimentaires, déchets végétaux, culture…) en absence d’oxygène: ce biogaz (méthane) peut s'utiliser directement une fois purifié, comme le gaz naturel véhicule (GNV).