La voie sèche regroupe les procédés de combustion, gazéification et pyrolyse.
La combustion, qui est le procédé le plus fréquent pour valoriser la biomasse, consiste à brûler des déchets (bois, déchets des industries de transformation du bois et végétaux agricoles) dans des usines d’incinération et à se servir de la vapeur d’eau dégagée pour mettre en mouvement une turbine reliée à un alternateur et ainsi produire de l'électricité. La vapeur peut aussi être utilisée pour produire de l’énergie mécanique ou pour circuler directement dans les réseaux de chauffage urbain.
Dans le cas de la gazéification et de la pyrolyse, plus rares, les combustibles exploités sont les mêmes, mais le processus de fonctionnement est différent. Pour la gazéification, on créer une réaction entre le carbone, issu de la biomasse, et des gaz réactants, afin d’aboutir à la création d’un gaz combustible qui est ensuite brûlé dans un moteur à combustion pour la production d’énergie mécanique ou d’électricité. Pour la pyrolyse, le but est de décomposer la matière carbonée sous l’action de la chaleur et de produire un solide (charbon), un liquide (huile pyrolytique) ou un gaz combustible.
La voie humide de son côté, suggère un passage par la méthanisation, qui repose sur la dégradation de la matière organique (déchets ménagers, fumier, lisier d’animaux, papiers et cartons, boues des stations d’épuration) par des bactéries et qui débouche sur un mélange de gaz baptisé « biogaz », composé de biométhane et de dioxyde de carbone.
Le grand avantage de ce procédé est qu’il permet de créer un équivalent du gaz naturel fossile, qui peut être transformé en électricité et/ou en chaleur.
La production de biocarburant enfin, se concentre principalement autour de trois filières dites de première génération : la filière huile qui utilise directement les huiles végétales, brutes ou transformées en diester pour alimenter les moteurs diesels, la filière alcool qui transforme par fermentation les sucres des végétaux en alcool qui peut être ensuite transformé en additif pour carburant, et la filière gaz, qui convertit biogaz et syngaz en hydrocarbures liquides.
Des biocarburants de deuxième et troisième génération commencent également à se développer sur le marché de la biomasse, en étant produits à partir de résidus non alimentaires de plantes (paille, algues) et d’huile à base de microalgues.