À la naissance de l'industrie automobile, le pétrole et ses dérivés n'étaient pas encore très utilisés ; c'est donc très naturellement que les motoristes se tournaient, entre autres, vers ce qu'on n'appelait pas encore des biocarburants : Nikolaus Otto, inventeur du moteur à combustion interne, avait conçu celui-ci pour fonctionner avec de l'éthanol. Rudolf Diesel, inventeur du moteur portant son nom, faisait tourner ses machines à l'huile d'arachide. La Ford T (produite de 1903 à 1926) roulait avec de l'alcool.
Lors des deux guerres mondiales, les gazogènes sont rapidement apparus pour parer au manque de gazole ou d'essence.
Au milieu du XXe siècle, le pétrole abondant et bon marché explique un désintérêt des industriels pour les biocarburants. Le premier et second choc pétrolier (1973 et 1979) les rendirent à nouveau attractifs, pour des questions stratégiques (sécurité d'un approvisionnement en énergie) et économique (réduction de la facture pétrolière, développement d'une industrie nationale dans un contexte de chômage croissant). De nombreuses études furent ainsi menées à la fin des années 1970 et au début des années 1980. Le Brésil engagea un vaste programme de production d'éthanol à partir de canne à sucre, et de conversion de son parc automobile à cette énergie (programme Proalcool, décret-loi du 14 novembre 1975, renforcé en 1979). Aux États-Unis, les travaux du NREL (National Renewable Energy Laboratory, US Department of Energy, DOE) sur les énergies renouvelables ont commencé dans les années 1970 dans le contexte du pic pétrolier américain. Il est alors apparu indispensable au gouvernement américain de se tourner vers des sources pétrolières étrangères ou de développer d’autres carburants.
Le contre-choc pétrolier de 1986 (baisse des prix du pétrole), et le lobbying des multinationales pétrolières ont fait chuter l'enthousiasme pour les biocarburants. Cependant, durant les années 1980, l'IFP (Institut Français du Pétrole) se penche sur la transformation des huiles végétales en esters méthylique d'huiles végétale (biodiesel). Les tests réalisés révèlent la possibilité d'utiliser du biodiesel en mélange avec le gazole. La mise en place de jachères agricoles dans le cadre de la Politique agricole commune de 1992 est alors perçue par certains comme une occasion pour développer ce type de production. Une première unité industrielle de production de biodiesel est ainsi mise en place à Compiègne en 1992. réf. à confirmer : .
Mais en 2000, une nouvelle hausse du prix du pétrole, l'approche du pic pétrolier , la nécessité de lutter contre l'effet de serre, les menaces sur la sécurité d'approvisionnement et last but not least la surproduction agricole ont conduit les gouvernements à multiplier les discours et les promesses d'aides pour le secteur des biocarburants. Les USA lancent un grand programme de production d'éthanol de maïs. La Commission européenne souhaite que les pays membres incluent au moins 5,75 % de biocarburants dans l'essence, et, à cet effet, les directives adoptées autorisent les subventions et détaxations, ainsi que l'utilisation des jachères à des fins de production d'agrocarburant. Enfin, la Suède vise une indépendance énergétique dès 2020.
Le contexte change de nouveau au milieu des années 2000. La surproduction agricole est oubliée et le prix des aliments remonte fortement. D'autre part, s'il y a toujours eu certains milieux écologistes pour s'inquiéter des conséquences environnementales des cultures « industrielles » en général et donc des biocarburants, leur audience s'accroît ; les études environnementales et énergétiques lancées quelques années auparavant commencent à donner des résultats qui s'avèrent mitigés, avec des éléments pour et des éléments contre, propices à des polémiques.
En avril 2007, un rapport de l'ONU n'arrive pas à quantifier les avantages et inconvénients de ces produits. Il propose aux décideurs d'encourager leur production et utilisation durable ainsi que d'autres bioénergies, en cherchant à maximiser les bénéfices pour les pauvres et pour l'environnement tout en développant la recherche et le développement pour des usages d'intérêt public. Deux projets de directives européennes sont en cours d'examen en 2007 ; sur la qualité des biocarburants et sur leur promotion.
En 2007, les demandes de subvention à l’Europe ont porté sur 2,84 millions d’ha, alors que le dispositif d’aide de la PAC a été prévu (en 2004) pour 2 millions d’ha consacrés aux agrocarburants. Seuls 70 % de l'aire pourra donc être subventionnée (45€ par ha - alors qu’on en cultivait 1,23 million d’ha). Cette subvention pourrait être remise en question par la commissaire européenne à l’agriculture Mariann Fischer Boel car d'après une étude intitulée le « Bilan de santé de la PAC », le prix du pétrole (100 USD le baril en janvier 2008) ne justifierait plus cette aide. Le dernier écobilan effectué en France a été réalisé par PWC (consultants) en 2002. Suite au Grenelle de l'Environnement (en octobre 2007), le gouvernement français en a commandé un nouveau à l'Ademe.