Biomass đã được sử dụng kể từ khi con người bắt đầu đốt củi để nấu thức ăn và giữ ấm. Gỗ vẫn là nguồn năng lượng sinh khối lớn nhất hiện nay. Các nguồn khác bao gồm cây lương thực, cỏ và cây thân gỗ, tàn dư từ nông nghiệp hoặc lâm nghiệp, tảo giàu dầu, và thành phần hữu cơ của chất thải đô thị và công nghiệp. Ngay cả khói từ các bãi chôn lấp (có chứa mêtan, thành phần chính trong khí tự nhiên) có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng sinh khối.

Sinh khối có thể được sử dụng cho nhiên liệu , sản xuất điện và các sản phẩm có thể được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch.

Tầm nhìn của NREL là phát triển công nghệ cho các nhà máy lọc sinh học sẽ chuyển đổi sinh khối thành nhiều loại nhiên liệu, hóa chất, vật liệu và sản phẩm có giá trị – giống như các nhà máy lọc dầu và hóa dầu.

Việc sử dụng năng lượng sinh khối có khả năng làm giảm đáng kể lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Đốt sinh khối thải ra một lượng carbon dioxide tương đương với đốt nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, nhiên liệu hóa thạch giải phóng carbon dioxide do quá trình quang hợp thu được hàng triệu năm trước — một loại khí nhà kính về cơ bản là “mới”. Mặt khác, Biomass giải phóng carbon dioxide mà phần lớn được cân bằng bởi carbon dioxide được thu giữ trong quá trình tăng trưởng của chính nó (tùy thuộc vào lượng năng lượng được sử dụng để trồng trọt, thu hoạch và xử lý nhiên liệu). Tuy nhiên, các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc chặt phá rừng để trồng sinh khối dẫn đến hình phạt carbon mà phải mất hàng thập kỷ để thu hồi, vì vậy tốt nhất là nếu sinh khối được trồng trên đất đã được khai phá trước đó.

Việc sử dụng sinh khối có thể làm giảm bớt sự phụ thuộc vào dầu mỏ.