Die primäre Verwendung von Dieselkraftstoff ist in Dieselmotoren. Die Erfindung des Dieselmotors wird Rudolph Diesel zugeschrieben, der 1892 das erste Dieselmotorpatent anmeldete. Seine Verwendung von Erdnussöl (anstelle eines Erdölprodukts) zum Betanken eines Motors – demonstriert auf der Messe 1889 in Paris – könnte als der erste Versuch eines Biodieselkraftstoffs angesehen werden. Diesel sah sein Motorenkonzept als Alternative zu anderen Motoren der damaligen Zeit, die vom Alltagsmann ohne Abhängigkeit von der Großindustrie eingesetzt werden konnten. Derzeit gibt es zwei Haupttypen von Dieselkraftstoff: Dieselkraftstoff auf Erdölbasis (manchmal Petrodiesel genannt), der aus Öl gewonnen wird; und Biodieselkraftstoff, hergestellt aus organischen Materialien wie:
Der Dieselkraftstoff, der den Endverbraucher erreicht, beginnt sein Leben als Rohöl, das Ergebnis großer, zerfallender Mengen an Biomasse (pflanzliche und tierische) in Verbindung mit Druck und Wärme. Nachdem dieses Grundöl geerntet wurde, wird es zu einer Raffinerie transportiert, wo es drei Prozessen durchläuft: Trennung, Umwandlung und Reinigung. Der Trennprozess findet in großen Destillationstürmen statt, in denen das Öl extremer Hitze ausgesetzt wird, wodurch es sich in Gase und Flüssigkeiten auftrennt. Die Produkte trennen sich aufgrund der Temperaturunterschiede zwischen der Unterseite und der Oberseite des Turms. Die Produktpalette reicht von Propangas im oberen Bereich, Diesel im mittleren Bereich bis hin zu Schmierstoffen im unteren Bereich. Der nächste Schritt in der Dieselproduktion ist die Umwandlung, bei der normalerweise ein Katalysator auf einige der schwereren Öle aus dem Trennprozess aufgebracht wird, um mehr Benzin, Diesel und Propan herzustellen. Der letzte Schritt des Verfahrens ist die Reinigung, bei der die Produkte normalerweise Wasserstoff und einem Katalysator zur Entfernung von Schwefel ausgesetzt werden.
Der Herstellungsprozess von Biodiesel beginnt entweder mit Pflanzenölen oder -fetten (es können auch tierische Fette sein), die dann mit Alkohol (typischerweise Methanol) und einem Katalysator gemischt werden. Im Allgemeinen wird die Mischung dann erhitzt, wodurch sie reagiert und das Fett in Glycerin und Biodiesel umwandelt. Das überschüssige Methanol wird von beiden Produkten entfernt und oft wiederverwendet. Sowohl das Glycerin als auch der Biodiesel können vor dem Verkauf einer Reinigung unterzogen werden, wobei letzterer destilliert wird, um die Farbe zu entfernen.