Termokeemilise konversiooni korral rakendatakse biomassi lagundamiseks soojusenergiat ja keemilisi katalüsaatoreid (joonis 2). Pürolüüsiks nimetatakse protsessi, kui biomass laguneb kõrgel temperatuuril ilma hapniku juurdepääsuta. Gaasistamise puhul kuumutatakse biomassi hapnikuvaeses keskkonnas gaadiks, mis koosneb peamisel vesinikust ja süsinikmonooksiidist.

Joonis 2. Biomassi termokeemilise töötlemise etapid ja saadused. Fisher-Tropsh tähistab biokütuste tootmisprotsessi, mis põhineb sünteetiliste kütuste tehnoloogial ehk menetlusel, mis võimaldab sünteetilisest gaasist vedelaid süsivesinikke saada.