Dérivée d'organismes vivants ou récemment vivants, ou de biomasse, la composition de base des biocarburants est plus complexe que la composition des combustibles fossiles. Alors que les combustibles fossiles sont constitués uniquement d'atomes de carbone et d'hydrogène, ou d'hydrocarbures, les biocarburants contiennent des atomes d'oxygène et leur composition chimique peut inclure des acides, des alcools et des esters. Biobutanol est dérivé de la biomasse ou produit par la fermentation en utilisant des organismes trouvés dans les animaux ruminants et les sols. La composition basique du butanol est constituée de C (carbone), H (hydrogène) et O (oxygène). La formule chimique de la molécule de butanol est C4H10O. Le biobutanol fournit plus d'énergie que l'éthanol et peut être mélangé avec de l'essence pour aider à réduire les gaz à effet de serre. Toute voiture fonctionnant à l'essence peut fonctionner avec un mélange de biobutanol.
Biodiesel

Dérivés d'huiles végétales et de graisses animales, les molécules de biodiesel sont des esters d'acides gras à longue chaîne contenant des chaînes uniques de 12 à 24 atomes de carbone. Les esters contiennent un alcool et un acide carboxylique. L'acide carboxylique contient COOH (carboxyle), et l'alcool contient OH (hydroxyde). Le biodiesel brûle plus propre que le diesel traditionnel, produisant moins de soufre et moins de particules. Cependant, le biodiesel fournit un peu moins d'énergie que le diesel à base de pétrole et est plus corrosif pour les pièces de moteur.

Éthanol

Dérivé du maïs, des betteraves à sucre et de la canne à sucre, d'autres sources de production d'éthanol comme le maïs et le panic raide sont en cours de développement. Contenant du carbone, de l'hydrogène et un groupe hydroxyde, la formule chimique de la molécule d'éthanol est C2H5OH. Tout véhicule vendu aux États-Unis peut fonctionner avec E10, un mélange de 10% d'éthanol et de 90% d'essence sans plomb. Fournissant environ 50% de l'énergie de l'essence, la combustion de l'éthanol est plus propre et produit moins de monoxyde de carbone, mais produit plus de smog.

Méthanol

Le plus simple des alcools, le méthanol peut être dérivé le matériel ainsi que les gaz de décharge, les émissions des centrales électriques et le dioxyde de carbone atmosphérique. La composition de base du méthanol est constituée de carbone, d'hydrogène et d'hydroxyde. La formule chimique de la molécule d'éthanol est CH3OH. La combustion du méthanol produit un plus faible volume de toxines que l'essence, moins de particules et moins de smog. Le méthanol est moins cher que l'essence ou l'éthanol, et le coût de modification d'un véhicule pour fonctionner sur des mélanges de méthanol est faible.