熱化學法加工生物質已有很久的生物歷史。古埃及人曾用木蒸餾技術得到焦油和焦木酸，質制用于防腐。合成化學后來很長一段時期中，氣和木柴的燃料熱解用于生產木炭，它具有能量密度高、生物發煙少等特點，質制曾是合成化學理想的燃料，后來才被價格低廉的氣和煤炭取代。直到20世紀初，燃料木蒸餾技術還大量用于生產可溶性焦油、生物瀝青和雜酚油等有機化工原料，質制只是合成化學在石油化工興起之后才衰落了。
由于化石燃料的氣和枯竭和生態平衡的要求，近年來國際上又重新重視用熱化學方法把生物質轉化為高質量燃料，燃料各方面的研究發展十分迅速。與生物技術比較.它有高效率低成本和易于大規模生產的優點。過去的木蒸餾技術主要生產木炭，是在750～1350K的溫度下進行的。現在的生物質熱化學轉化法始于1927年，包含三步:第一，于燥以去除水分第二，在無氧化劑存在的情況下加熱到300一500℃，使生物質熱解成碳氫化合物富集的氣態混合物，油狀液體和焦炭第，這些產物再與適量的氧化劑(氧氣，空氣或水蒸氣)反應，在一定壓力下，轉化成主要由CO和H2組成的氣體。去除雜質(主要是甲烷等碳氫化合物，焦油和顆粒狀物質)后，分離它們就得兩種氣體燃料。然后由下述兩種方法作進一步處理。
一是合成法，即調解(一般是加氫)這兩種氣體的比例，使其最適合合成特定物質〔例如合成甲醇需要CO:H2=1:2)，再通過催化合成就得液體燃料(甲醇、乙醇、醚，甚重油〕以甲醇為例，每噸木材用此法可產出100加侖甲醇，成本預計可達$0.50，加侖($0.13/L)，大大低于目前的市場價:$ 1.30一1.80加侖($0.34～0.48/L)。因此它不僅滿足可持續發展的要求，還有極大的商業利潤，很可能被廣泛使用。
二是燃料電池法，即通過電化學的方式直接把這些氣體的化學能轉化為電能。近幾年來，中國科技大學固體化學與無機膜研究所研制出了高性能的中溫下操作的新型陶瓷膜燃料電池(簡稱為IT-CMFC)，它可以直接把生物質氣化產物〔氫、CO和CH4等)的化學能轉化為電能，轉化率可高達60 %。它不僅可以開發成固定及分散式電站，還可以開發成用于車輛的移動電力源。
此外，生物質的轉化還有快速熱解和催化裂化法，即嚴格控制加熱速率和反應溫度，使生物質在催化劑作用下(也可不用催化劑)裂解成小分子化合物，它們再聚合成油類化合物，冷凝后即為生物質原油(biocrude)，可直接用它作燃油，也可以進一步精煉出更好的液體燃料或化工產品。
熱化學轉化過程可分為氣化、熱解和直接液化。后兩個過程有時易混淆，這里可以做一個簡單的對比。兩者均為把原材料轉化為液體產品的熱化學過程。對液化而言，原材料大分子在合適催化劑的作用下分解成小分子化合物。同時由于這些小分子是不穩定和具有反應活性的，它們可重聚合成具有合適分子量的油類化合物。而熱解時，通常不需要催化劑，輕分解的組分可以通過氣相中的均勻反應轉化成油類化合物。
