Den primære bruken av diesel drivstoff er i dieselmotorer. Oppfinnelsen av dieselmotoren er kreditert Rudolph Diesel, som arkiverte det første dieselmotorpatentet i 1892. Hans bruk av peanøttolje (i stedet for et petroleumsprodukt) for å drive en motor - demonstrert på messen i Paris i 1889 - kunne betraktes som det første forsøket på et biodieseldrivstoff. Diesel oppfattet motordesignet som et alternativ til andre tidsmotorer som kunne brukes av den hverdagslige mannen uten å være avhengig av stor industri. For tiden er det to hovedtyper diesel: petroleumsbasert diesel (noen ganger kalt petrodiesel), som er avledet fra olje; og biodieseldrivstoff, laget med organiske materialer som:
Dieseldrivstoffet som når sluttbrukeren begynner sitt liv som råolje, resultatet av store, råtnende mengder biomasse (vegetabilsk og animalsk) kombinert med trykk og varme. Når denne baseoljen er høstet, transporteres den til et raffineri der den gjennomgår tre prosesser: separasjon, omdannelse og rensing. Separasjonsprosessen skjer i store destillasjonstårn, der oljen utsettes for ekstrem varme, og får den til å skille seg ut i gasser og væsker. Produktene skilles ut basert på temperaturforskjellene mellom bunnen og toppen av tårnet. Produktene spenner fra propangass nær toppen, diesel i midten og smøremidler nær bunnen. Det neste trinnet i dieselproduksjon er konvertering, som vanligvis innebærer å bruke en katalysator på noen av de tyngre oljene fra separasjonsprosessen for å skape mer bensin, diesel og propan. Det siste trinnet i prosessen er rensing, og innebærer vanligvis å utsette produktene for hydrogen og en katalysator for fjerning av svovel.
Produksjonsprosessen for biodiesel begynner med enten planteoljer eller fett (det kan også være animalsk fett) som deretter blandes med alkohol (metanol, vanligvis) og en katalysator. Vanligvis blir blandingen deretter oppvarmet, slik at den reagerer og omdanner fettet til glyserin og biodiesel. Overskuddet av metanol fjernes fra begge produktene og brukes ofte igjen. Både glyserin og biodiesel kan gjennomgå rensing før salg, med sistnevnte destillert for å fjerne farge.