Het primaire gebruik van diesel brandstof zit in dieselmotoren. De uitvinding van de dieselmotor wordt toegeschreven aan Rudolph Diesel, die in 1892 het eerste patent voor een dieselmotor indiende. Zijn gebruik van arachideolie (in plaats van een aardolieproduct) om een motor van brandstof te voorzien - gedemonstreerd op de tentoonstellingsbeurs van 1889 in Parijs - kan worden beschouwd als de eerste poging tot een biodieselbrandstof. Diesel zag zijn motorontwerp als een alternatief voor andere motoren uit die tijd die door de gewone man konden worden gebruikt zonder afhankelijk te zijn van de grote industrie. Momenteel zijn er twee hoofdtypen dieselbrandstof: op aardolie gebaseerde dieselbrandstof (ook wel petrodiesel genoemd), die is afgeleid van olie; en biodiesel, gemaakt van organische materialen zoals:
De dieselbrandstof die de eindgebruiker bereikt, begint zijn leven als ruwe olie, het resultaat van grote, rottende hoeveelheden biomassa (plantaardig en dierlijk) gecombineerd met druk en warmte. Nadat deze basisolie is geoogst, wordt ze naar een raffinaderij getransporteerd waar ze drie processen ondergaat: scheiding, conversie en zuivering. Het scheidingsproces vindt plaats in grote destillatietorens, waar de olie wordt blootgesteld aan extreme hitte, waardoor deze uiteenvalt in gassen en vloeistoffen. De producten scheiden zich op basis van de temperatuurverschillen tussen de onder- en bovenkant van de toren. De producten variëren van propaangas bovenaan, diesel in het midden en smeermiddelen onderaan. De volgende stap in de dieselproductie is conversie, waarbij meestal een katalysator wordt toegepast op enkele van de zwaardere oliën uit het scheidingsproces om meer benzine, diesel en propaan te maken. De laatste stap in het proces is zuivering, waarbij de producten gewoonlijk worden blootgesteld aan waterstof en een katalysator voor de verwijdering van zwavel.
Het productieproces van biodiesel begint met plantaardige oliën of vetten (het kunnen ook dierlijke vetten zijn) die vervolgens worden gemengd met alcohol (meestal methanol) en een katalysator. Over het algemeen wordt het mengsel vervolgens verwarmd, waardoor het reageert, waarbij het vet wordt omgezet in glycerine en biodiesel. De overtollige methanol wordt uit beide producten verwijderd en vaak hergebruikt. Zowel de glycerine als de biodiesel kunnen voorafgaand aan de verkoop worden gezuiverd, waarbij de laatste wordt gedestilleerd om de kleur te verwijderen.
