生产生物柴油最常用的是反酯化法。新开发的反酯化方法可克服碱催化反酯化的缺点，如甘油回收和催化剂脱除困难、反应不完全，以及当油中含有游离脂肪酸和/或水时会生成皂化产物。该方法采用无催化剂的超临界甲醇在350℃、30.6MPa下，反应时间为240秒，醇/植物油克分子比为42/1。
另一种开发中的工艺可降低常规工艺的化学和能耗费用。采用碱催化反酯化(特定的反甲基化)，缓慢的反应动力学形成两相反应混合物，使反应受到传质限制。而新开发的方法使用共溶剂，可形成富油单相系统，因此反应可在室温下快速进行，10分钟内反应可完成95%，而现用工艺要几个小时。该工艺已在德国莱尔(Leer)8万吨/年验证装置上应用，第二套10万吨/年装置也在德国汉堡投运。
生物柴油的工业化生产作为石油基柴油的替代路线往往还不甚经济，因为其生产费用约为石油基柴油的3倍。现在的生物柴油生产商仍采用高压、高温方法，速度慢且能耗高；采用化学方法也不能低成本地生产达到ASTM标准的生物柴油。加拿大BIOX公司正在将David Boocock公司开发的技术(美国专利6642399和6712867)推向工业化。该工艺不仅可提高转化速度和效率，而且可采用酸催化步骤使含游离脂肪酸高达30%的任意原料(包括大豆油、废弃的动物脂肪和回收的植物油)转化为生物柴油。该工艺可降低生产费用高达50%。如果商业化成功，有望使生物柴油生产费用与石油基柴油相竞争。BIOX公司自2001年4月起在加拿大奥克韦尔(Oakville)100万升/年中型装置上验证了称为BIOX的工艺，现正在Hamilton Harbour生产地投资2400万美元建设6000万升/年生物柴油装置放大BIOX工艺。该装置定于2005年6月投运，这将是BIOX公司第一套工业化装置。在BIOX工艺中，脂肪酸首先在酸催化反应中转化成甲酯，反应在接近甲醇(溶剂)60℃的沸腾温度下，在柱塞流反应器(PFR)中进行。40分钟反应后，在相似条件下，在第二台PFR中采用专用的共溶剂进行碱催化反应，三甘油酯在几秒内就转化成生物柴油和丙三醇副产物，99.5%以上未使用的甲醇和共溶剂循环利用，回收冷凝潜热用以加热进料。传统的碱催化方法从三甘油酯和甲醇生产脂肪酸甲酯存在几个问题，包括在室温下反应速率太慢。植物油的催化反酯化(特别是反甲基化)生产生物柴油甲酯过程很慢。这是因为初期反应混合物由两相组成，反应受到传质限制。在新工艺中，惰性的共溶剂使之形成富油、单相系统，整个反应在该系统中进行，因此可提高传质和反应速率。碱催化步骤在接近室温和常压下于几分钟内完成，它与酸催化步骤结合在一起，使BIOX工艺可连续进行。BIOX工艺还克服了生物柴油现有生产路线的另外一些缺点，包括必须使系统达到所需纯度，以免反应中断，以及它们不能处理含脂肪酸大于1%的物料。使用常规技术生产生物柴油的成本因原料而变化，原料占生物柴油生产费用约75%～85%，因此采用低费用的原料达到高的转化率至关重要。
Diester工业公司在法国塞特建设生产脂肪酸甲酯(FAME)的新装置，16万吨/年生物柴油装置于2005年底投产。这是采用Axens公司Esterfip-H工艺的第一套工业化装置。Esterfip-H工艺由法国石油研究院(IFP)研发，由Axens公司推向商业化。第一套工业化Esterfip工艺装置于1992年建于法国Diester工业公司维尼特地区，基于均相催化剂。而新装置则采用多相催化剂——两种非贵金属的尖晶石混合氧化物，属首次应用。它可避免采用均相催化剂，如氢氧化钠或甲醇钠的工艺所需的几个中和、洗涤步骤，以及不会产生废物流。此外，来自Esterfip-H工艺的丙三醇副产物的纯度大于98%，而采用均相催化剂路线时，其纯度约为80%。这种副产物的利用可提高整个生产的经济性。在连续法Esterfip-H工艺中，反酯化反应采用过量甲醇在比均相催化剂工艺温度较高的条件下进行，过量甲醇用蒸发方法除去，并循环至工艺过程，与新鲜甲醇相混合。该化学转化采用两个串联的固定床反应段来达到，分离丙三醇以改变平衡。每一反应器后的过量甲醇通过部分闪蒸除去，酯类和丙三醇再在沉降器中分离。生物柴油在甲醇最后回收后通过减压蒸发予以回收，然后提纯去除微量丙三醇。甲酯纯度超过99%，产率接近100%。
再一先进的工艺是在连续流动反应器中采用油与甲醇强化混合。2002年采用这一技术的10万吨/年生物柴油装置建于德国玛尔(Marl)，从该过程可回收1.2万吨/年高级丙三醇。该技术也在美国加州里弗代尔(Riverdale)南方动力公司的10万吨/年装置上应用。
