生物柴油的分子量与石化柴油接近，在物化性质上也与石化柴油接近，是优质的石化燃料替代品。但在化学结构上，生物柴油为脂肪酸酯，而普通石化柴油为链状烃，差异明显，因而必须与石化柴油混合才能用于市售柴油产品。

生物柴油作为可再生的绿色清洁能源，2006年开始在中国实现产业化应用，2018年的总产量已达103万吨，其中出口31万吨。中国以废弃油脂为原料生产生物柴油的工业技术有酸催化法、酸碱两步法、加氢法、生物酶法、分离反应法等。21世纪以来，又开发了微波辅助、水滑石、固体酸、离子液体、固体碱、低共熔溶剂、杂化催化膜、聚苯乙烯微球等多种催化剂催化及无催化剂生产生物柴油的工艺技术。例如，中国石化石油化工科学研究院与石家庄炼化分公司合作开发了2000吨/年的高压醇解中试系统，高压醇解技术提高了转化率，只使用诱导剂，不使用催化剂，显著降低了反应温度和压力，能耗低、投资小。

与石化柴油相比，生物柴油具有可再生、易生物降解、无毒、含硫量低等优点。生物柴油中几乎不含硫，柴油机在使用时硫化物排放极低，尾气中颗粒物含量及CO排放量分别约为石化柴油的20%和10%，具有优良的环保性能。生物柴油的黏度大于石化柴油，可降低发动机缸体，喷油泵和连杆的磨损率，延长使用寿命；生物柴油中氧含量高，十六烷值高，具有良好的燃烧性能；生物柴油的闪点远高于石化柴油，在运输及储存过程中较为安全；生物柴油具有良好的可降解性，不会危害人体健康及污染环境。但生物柴油在使用过程中也存在一定问题：饱和脂肪酸甲酯含量高的生物柴油，低温流动性差，在寒冷的季节易析出并堵塞输送管；饱和脂肪酸甲酯含量低的棉籽油和菜籽油类生物柴油，则易氧化变质，难储存。