Veel bronnen komen in aanmerking voor de productie van biodiesel. De grondstoffen die gebruikt worden voor biodiesel verschillen echter per land en regio.

Koolzaad

In Europa wordt meer dan 90 procent van de biodiesel gemaakt van koolzaad. Naast veevoer (60 procent) levert de andere 40 procent plantaardige oliën voor de productie van voedingsmiddelen en biodiesel. De koolzaadstengel en –wortel leveren natuurlijke mest en biomassa voor energiewinning. Het voordeel is dat de plant voor 100 procent kan worden benut.

Dit gewas wordt op Europese akkers verbouwd. De opkomst van biodiesel biedt Europese akkerbouwers nieuw perspectief. Zij krijgen meer mogelijkheden voor de afzet van koolzaad.

Frituurvet

Frituurvet is een ander veelgebruikt ingrediënt voor de productie van biodiesel. Veel Nederlandse producenten van biodiesel gebruiken frituurvet om biodiesel te maken. Dit is goedkoop en duurzaam, omdat het om afvalstoffen gaat die worden herbruikt. Aangezien de olie voor 80 procent de kosten van biodiesel bepaalt, proberen producenten steeds vaker om goedkopere grondstoffen in te zetten.
Frituurvet bestaat uit verzadigde esters van vetzuren en is daardoor energierijk. Via bewerking komen methyletsers vrij, die het hoofdbestanddeel zijn van biodiesel.

Overige plantaardige oliën

Buiten Europa kiezen producenten van biodiesel vooral sojaolie, palmolie en maïsolie als grondstof.

• Sojaolie is de meest geconsumeerde plantaardige olie ter wereld en is ook ontdekt door producenten van biodiesel overal ter wereld.
• Maïsolie is vooral in de Verenigde Staten grondstof voor biodiesel. Het is in grote hoeveelheden beschikbaar, onder andere door het jaarlijkse overschot van maïs.
• Palmolie wordt vooral in de tropische landen gebruikt. Het wordt gewonnen uit de vruchten van de oliepalm en de coyolpalm. Palmolie bevat een hoog percentage verzadigde vetten en anti-oxidanten.
• Jatropha-olie wordt gemaakt uit de zaden van Jatropha curcas, een struikvormige plant die in subtropische gebieden groeit. Jatropha-olie is ongeschikt voor menselijke consumptie. Zij kan direct in een motor gebruikt worden of er kan door verestering biodiesel van gemaakt worden. Deze grondstof is nog niet op grote schaal beschikbaar voor de verwerking tot biodiesel.

Algen

Algen worden nog beperkt gebruikt als bron van biodiesel. De verwachting is dat het pas in 2015 op grote schaal kan worden toegepast. Uit de algen worden lipiden gewonnen, die als grondstof worden gebruikt voor de productie van biodiesel. Het onderzoek naar de mogelijkheden om biobrandstof uit algen te winnen is in volle gang. Op een Friese boerderij is een demonstratieproject gestart waarbij jaarlijks 200 ton biodiesel uit algen zal worden geproduceerd. De KLM kondigde in 2008 aan dat zij een onderzoeksproject heeft opgezet dat kerosine gaat maken uit algen.