生物质液体燃料主要包括燃料乙醇、低碳醇、生物柴油、生物航空煤油和生物油。其中，燃料乙醇和生物柴油作为可再生的液体运输燃料，受到高度重视。

燃料乙醇按其生产技术可以划分为第一代、第二代和第三代3种。第一代燃料乙醇生产技术是以粮食作物的糖质或淀粉质为生产原料。其工艺流程一般分为液化、糖化、发酵、蒸馏、脱水、变性剂配制6个阶段。该技术成熟，但存在“与人争粮、与粮争地”的问题。第二代燃料乙醇生产技术是以木质纤维素为原料生产乙醇，具有清洁环保、可持续发展和原料来源广等优势。而利用基因工程，对蓝藻和蓝绿藻等进行改造，从而使蓝藻能够吸收太阳光中的能量，直接将CO₂通过光合作用转换成单糖而发酵生产乙醇，再经过变性剂配制成燃料乙醇是第三代燃料乙醇技术。

纤维素生物质原料直接发酵是生物质转化生产乙醇液体燃料的典型途径，其原理与粮食原料生产乙醇相同。转化途径主要包括纤维素原料预处理、纤维素水解、糖发酵、产品回收和精制等工艺过程。生物质原料可以采用生物与热化学相结合的转化途径制取乙醇，即生物质首先经气化生成富含CO和H₂的可燃气体，再经微生物厌氧发酵将CO和H₂转化为乙醇。燃料乙醇作为可再生能源，可直接作为液体燃料或者同汽油混合使用；乙醇的辛烷值可达到111，作为汽油添加剂，可提高汽油的辛烷值，还可以较为有效地提高汽油的抗爆性；乙醇的氧含量高达34.7%，加入乙醇可帮助汽油完全燃烧，以减少对大气的污染。

低碳醇（或低碳混合醇）一般是指C₁～C₅醇类混合物，生物质气化合成气合成工艺也是制备生物质基低碳醇的重要转化途径。低碳醇不仅是环境友好的优质动力燃料，也可以作为燃料添加剂，用于降低汽车尾气中CO₂、氮氧化合物、碳氢化合物的含量。

生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂，以及动物油脂、废餐废油等为原料通过与甲醇或乙醇等低碳醇在催化剂作用下发生酯交换反应转化为相应的脂肪酸甲酯（或乙酯）。生物柴油是典型的绿色能源，具有环保性能好、发动机低温启动性能好、燃料性能好、安全性能好、原料来源广泛、可再生等特性。

生物航空煤油是指以多种动植物油脂或农林废弃物为原料采用加氢法、气化-费托合成法、热解法和催化热解法等技术生产的可供航空涡轮发动机使用的液体燃料。其中加氢法和气化-费托合成法较为常用。生物航空煤油在生产过程中可降低55%以上的CO₂排放量，最高可达90%。

生物油是指在常压、高加热速率、短产物停留时间和适中温度的条件下，生物质被热裂解，生成含有大量可冷凝有机分子的蒸气，蒸气被迅速移出反应器（防止可冷凝有机分子进一步热裂解为不可凝气体分子）进行冷凝，可以获得大量液体燃料。生物油是含氧量很高的复杂有机成分的混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，其化合物种类有数百种之多，从属于数个化学类别，几乎包括诸如醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等所有种类的含氧有机物。

生物质液体燃料是生物质能源利用最有潜力的发展方向，一旦纤维素制取液体燃料技术取得突破，将会在生物质能源利用中占据越来越重要的地位。《中国能源中长期（2030、2050）发展战略研究》中指出，到2050年，中国生物质液体燃料将替代7500万吨原油，其中燃料乙醇5000万吨，生物柴油2500万吨。