Les cellules de biocarburants génèrent du courant de matières organiques à l'aide de procédés électrochimiques qui sont catalysées par des substances biologiques (enzymes ou cellules microbiennes ensemble). En revanche, des cellules de carburant régulier utilisation catalyseurs inorganiques (comme le platine) pour améliorer les procédés électrochimiques. Substrats organiques plus (réactifs) subissent une combustion avec l'évolution de l'énergie. Le biocatalyzed oxydation des substrats organiques par l'oxygène ou d'autres oxydants à deux interfaces électrode fournit un moyen de convertir l'énergie chimique en énergie électrique.

Abondant matières premières biologiques, tels que les alcools, acides organiques ou sucres, peut servir de substrats pour le processus d'oxydation. Moléculaire l'oxygène (O ₂) ou peroxyde d'hydrogène (H ₂ O ₂) peut servir de substrat pour le processus de réduction. L'organique matériaux sont oxydés à l'électrode, appelé l'anode, générant des électrons qui passent par le circuit électrique externe à l'électrode, appelé la cathode, où elles sont acceptées par l'oxydant. Ce processus génère de l'énergie électrique (tension et courant) publié par la cellule de biocarburant. Afin de produire un courant électrique continu, les solutions aqueuses contenant le combustible organique et l'oxydant sont pompées aux électrodes respectives dans la cellule de biocarburant, où déroulent ces procédés électrochimiques.