바이오디젤(biodiesel)은 석유 기반인 경유의 대안으로 식물성 기름이나 동물성 지방과 같이 재생 가능한 자원을 바탕으로 제조된다.
화학적으로 바이오디젤은 긴 지방산 고리를 가진 단일 알킬 에스터 혼합물이다.
본래 기름을 원하는 에스터로 전환하고, 자유 지방산을 제거하기 위해 지질 에스터 교환 반응이 이용된다.
이런 과정을 거치면, 바이오디젤은 비방향족 식물성 기름과는 달리 경유와 매우 비슷한 연소 특성을 가지기 때문에, 현재 사용되는 대부분의 경우에 경유를 대체할 수 있다.
그러나 현재 바이오디젤은 순수 초저유황 연료의 낮은 윤활성을 향상시키기 위해 경유와 섞어 쓰는 경우가 많다.
바이오디젤은 재생 가능한 연로로서 현재의 엔진 기름을 대체할 수 있고, 기존의 시설을 통해 운반, 판매가 가능하기 때문에, 가장 중요한 교통 에너지 자원인 화석 연료의 유력한 대안으로 꼽히고 있다.
바이오디젤의 생산과 사용은 특히 유럽과 미국, 아시아에서 급격히 증가하고 있지만, 전체 연료 시장에서 차지하는 비율은 아직 미미하다.
바이오디젤을 취급하는 주유소가 늘어나면서 소비자가 접할 수 있는 기회가 많아졌고, 대형 선박의 연료에 바이오디젤을 혼합하는 경우가 늘어나고 있다.
예컨대 대한민국에서는 2006년 7월 1일부터 일반경유에 5퍼센트의 바이오디젤이 섞인 혼합 경유를 판매하고 있고, 독일과 이탈리아에서는 2006년 현재 도심버스, 대형 트럭은 아예 100퍼센트 바이오디젤을 사용하도록 의무화하고 있다.