研究发现，与石油相比，不同的生物燃料在温室气体减排上的作用千差万别。视生产原料和加工方法不同，一些生物燃料排放的温室气体甚至超过化石燃料。提高生物燃料产量引发的直接或间接的土地用途转变，也会产生温室气体，如将森林草场转为作物种植便释放了土壤中贮藏的碳。
研究认为，尽管效益各不相同，但生物液体燃料均能在一定程度上减少温室气体的排放。其中，巴西以甘蔗为原料生产燃料乙醇的温室气体减排效益好，相比化石能源其温室气体排放可以减少70%～90%；而以木质纤维素为原料的第二代生物燃料加工技术是值得期待的新技术，一旦突破技术瓶颈，其应用前景极为广阔；；欧盟以甜菜与油菜籽为原料生产生物柴油的温室气体减排效益在40%～60%之间；；美国以玉米为原料生产燃料乙醇的温室气体减排效益只有10%左右。
生物燃料发展对生物多样性的影响同样不容忽视。生物燃料生产可以对和农业生物多样性产生一些积极影响，如通过恢复退化的土地等；但是也可以产生很多不利影响，例如，生物燃料生产造成自然景观被转换为能源作物种植田或泥炭地被排干。
