Οι ενεργειακές καλλιέργειες είναι φυτά που καλλιεργούνται και συγκομίζονται με συγκεκριμένη πρόθεση να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμο. Αυτά τα φυτά χωρίζονται συνήθως σε δύο κατηγορίες: ποώδη, όπως χόρτα, και ξυλώδη, όπως δέντρα και θάμνοι. Η αποθηκευμένη ενέργεια στις εγκαταστάσεις μπορεί να προσεγγιστεί με άμεση καύση, αεριοποίηση και μετατροπή σε υγρά καύσιμα. Οι ενεργειακές καλλιέργειες επιλέγονται γενικά για το ενεργειακό τους περιεχόμενο, την ευκολία με την οποία μπορούν να καλλιεργηθούν και να συγκομιστούν, καθώς και το σχετικό κόστος επεξεργασίας του τελικού προϊόντος. Τα μη βρώσιμα μέρη των φυτών διατροφής που χρησιμοποιούνται για τον ίδιο σκοπό θεωρούνται γεωργικά υποπροϊόντα και όχι ενεργειακές καλλιέργειες.
Αρκετοί τύποι χόρτων παρουσιάζουν δυνατότητες ως πηγή ενέργειας, με το switchgrass να δημιουργεί το μεγαλύτερο ενδιαφέρον. Οι αποδόσεις είναι συνήθως υψηλότερες και το κόστος παραγωγής χαμηλότερο από ό,τι για άλλα ποώδη φυτά. Το Switchgrass μπορεί να φτάσει σε πλήρη απόδοση εντός τριών ετών και αναπτύσσεται από ένα μόνιμο ριζικό σύστημα, χωρίς να απαιτείται επαναφύτευση για έως και 15 χρόνια. Απαιτείται μόνο το ένα τέταρτο της ποσότητας νερού και λιπάσματος που είναι απαραίτητο για τις περισσότερες καλλιέργειες τροφίμων και το γρασίδι είναι εξαιρετικά ανθεκτικό στα παράσιτα και στην ξηρασία. Ο τυπικός αγροτικός εξοπλισμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συγκομιδή του χόρτου, το οποίο δεματοποιείται όπως το σανό.
Τα δέντρα και οι θάμνοι που χρησιμοποιούνται για ενεργειακές καλλιέργειες δεν ωριμάζουν γενικά, καθώς η ξυλεία δεν είναι το τελικό προϊόν. Οι ξυλώδεις καλλιέργειες βραχείας αμειψισποράς (SRWC) καλλιεργούνται με αναμενόμενη συγκομιδή εντός τεσσάρων έως δέκα ετών, ενώ τα ταχέως αναπτυσσόμενα σκληρά ξύλα, όπως η λεύκα και η ιτιά, μπορούν να αναπτυχθούν έως και δέκα πόδια ετησίως υπό ιδανικές συνθήκες. Οι καλλιεργημένες συστάδες δέντρων παράγουν επίσης έως και δέκα φορές περισσότερο ξύλο ανά στρέμμα από τα φυσικά δάση.
Οι δύο κύριες χρήσεις των ενεργειακών καλλιεργειών είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και ως πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοκαυσίμων. Ένα εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής μπορεί να χρησιμοποιήσει τις καλλιέργειες σε έναν λέβητα ατμού, καίγοντάς τες απευθείας ή μαζί με άνθρακα, μια πρακτική που ονομάζεται cofiring. Με τη διαδικασία της αεριοποίησης, η βιομάζα μπορεί να μετατραπεί σε αέριο σύνθεσης, ένα μείγμα μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου ή μεθάνιο. Είτε μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πυροδότηση ατμοστροβίλων είτε ως πηγή ενέργειας για την κατασκευή.
Η βουτανόλη, ένας υδρογονάνθρακας μακράς αλυσίδας, παρόμοιος με τη βενζίνη, μπορεί να παραχθεί από ποώδη φυτά όπως το γρασίδι, ο μισκάνθος και το χόρτο ελέφαντα. Η αιθανόλη, ένα αλκοολούχο καύσιμο, παρασκευάζεται από σιτάρι, καλαμπόκι, ζαχαροκάλαμο ή οποιοδήποτε φυτό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή αλκοολούχου ποτού, ενώ το βιοντίζελ μπορεί να παρασκευαστεί από φυτικά έλαια που παράγονται από ενεργειακές καλλιέργειες όπως η σόγια, η ελαιοκράμβη και η κάνναβη. Τα λιπίδια, ή λίπη, στο λάδι αντιδρούν με αλκοόλη για να παραχθεί το βιοντίζελ. Αν και ορισμένα βιοκαύσιμα μπορούν να τροφοδοτήσουν άμεσα οχήματα, τα περισσότερα χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με παραδοσιακά καύσιμα.