第二代生物燃料指的是摆脱利用玉米等粮食作物为原料转化为生物燃料的应用模式，继而以麦秆、草和木材等农林废弃物为主要原料，采用生物纤维素转化为生物燃料的模式，发展纤维素乙醇。 优势
第二代生物燃料以非粮作物乙醇、纤维素乙醇和生物柴油等为代表，原料 主要使用非粮作物，秸秆、枯草、甘蔗渣、稻壳、木屑等废弃物，以及主要用来生产生物柴油的动物脂肪、藻类等。由此可见，第二代生物燃料与第一代最重要的区别之一，就在于是否以粮食作物为原料。 此外，在环境保护方面，第二代生物燃料的表现也远较第一代出色。据美国能源部研究，更注重生态效应的第二代生物燃料有望减少最高达96%的温室气体排放；而第一代以玉米为原料的燃料乙醇，平均仅可以减少约20%的温室气体排放。而且，第二代生物燃料，尤其是纤维素乙醇的取材范围相当广泛，秸秆、枯草等农业废弃物均可入料。对农业废料的循环利用保证了生物能源的可持续发展，解决了第一代生物燃料生产过程中耗费更多能源和使用更多化学物质的问题，同时也降低了对人类健康的潜在威胁。