生物质能，是人类最先掌握的能源。远古人类学会钻木取火，从火种到资源，都属于生物质能。随着科学技术的进步，人们利用能源的手段更加丰富，生物质能的概念随之大大扩展，凡是通过光合作用形成的各种有机体，包括以它们为原料转化而成的能源资源，都可以纳入现代生物质能源的范畴。
人们将适合能源利用的生物质资源，按照来源和性质的不同分为六大类：林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物、畜禽粪便、沼气等。
林业生物质资源，通常是指森林生长和林业生产过程提供的生物质材料，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业产品废弃物，像果壳和果核等。
农业生物质资源，一般指农业作物（包括能源作物）；农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆（玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等）；农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。
生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。此外，工业有机废水也可以纳入生活污水的范畴，它主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含有机物。
城市固体废物由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。禽畜粪便包括猪粪、牛粪、羊粪、鸡粪、鸭粪等。
沼气是由生物质资源转换而成的一种可燃气体，主要成分是甲烷，通常可以供农家用来烧饭、照明。
人们最初利用生物质能源的手段非常简单，只是把木柴或畜粪点燃取热。这种能源利用方式虽然简单方便，但存在效率不高、资源浪费和污染严重等缺点。因此人们试图探索更高效的生物质能利用方式，并取得了持续进步。到21世纪初，生物质资源加工成为生物燃料的技术已经发展了三代。
第一代生物质能技术最为成熟，已经实现了商业化推广，生产的生物燃料最为常见的是燃料乙醇和生物柴油。由于第一代生物质能技术的原料种类较多，所以不同国家、地区根据自身种植原料的难易程度，选择不同的原料进行生产应用。以燃料乙醇为例，美国、巴西、欧盟生产燃料乙醇的原料分别是玉米、甘蔗、小麦。第一代生物柴油原料主要来源于菜籽油、大豆油、棕榈油、蓖麻油、玉米油等植物油，以及猪油、牛油、鱼油等动物脂肪。由于第一代生物质能来源于粮食和经济作物，这些植物大多为一年生，需要每年耕地播种，大量灌溉施肥，投入的能量大，净能量产出却不高。加之与粮食作物争耕地，由此带来一系列负面效应。
以木材、玉米秸秆、甘蔗渣等木质纤维素类生物质为原料的生物质能利用技术，被称为第二代生物质能技术，由于木质纤维素类生物质来源广泛，第二代生物质能技术成为世界各国开发的焦点。利用玉米芯、玉米秸秆等农林废弃物生产燃料乙醇，利用麻疯树、文冠果、黄连木、玉树等优质的能源植物，生产生物柴油等多种技术已获得阶段性成功。与第一代技术相比，第二代生物质能的资源以不可食用的纤维素为主，不再“与民争粮、争地”，反而会净化环境“变废为宝”，是比较理想的选择，也是未来生物燃料发展的主要方向。总体来看，第二代生物质能技术仍存在成本较高的缺陷，主要原因是分解纤维素的酶成本太高，造成整个生产成本随之增高。随着科技进步和关键技术的突破，第二代生物燃料将会进入产业化阶段。
第三代技术是以藻类为原料生产生物燃料，例如微藻、蓝藻。第三代技术先将微藻中含有的淀粉、纤维素、半纤维素等大量碳水化合物转化为糖类，再将糖类发酵转化为乙醇。生产生物柴油的微藻是通过基因工程技术建构的“工程微藻”，在显微镜下，微藻就像一个“油葫芦”，比油菜籽、花生的含油量高7～8倍，比玉米高十几倍。目前，第三代生物燃料的研究还处于实验室阶段，距离实现商业化尚有一定的距离。
最早的生物质能是薪柴，垒灶即可应用；将粮食或其他高糖作物变成乙醇，开始需要生物化工方面的工业化技术支持；而纤维素生物质能的应用，则要依靠更高层次的酶化工技术才能实现，已经游走在生命科学的边缘；第三代藻类生物质能的利用则相当于制造出生物工厂，按照预先设计的路线完成生产能源的任务。人类之所以选择越来越困难的技术，不仅是出于对生命力量的挑战，更多的是希望能够满足未来可持续发展的需求。
生物质能是太阳能的一种表现形式，是一种清洁环保的能源，同时也是唯一一种可再生碳基能源，可通过植物的光合作用再生。它具有低污染性，硫、氮含量低，燃烧产生的硫化物、氮化物较少且二氧化碳排放量接近于零，可有效减轻温室效应。此外，生物质能还具有广泛分布性且储量十分丰富。作为可再生能源，生物质能的开发和利用对改善全球变暖、生态环境，促进绿色发展，加快“碳中和、碳达峰”目标的实现都有重要意义。如果生物工厂可以供应整个世界消耗的能源，我们的地球就会更加美丽并更加宜居。