バイオオイルは一般にパイロリシスオイルと呼ばれ、酸素がないか酸素が制限された条件下でのバイオマスの高温熱分解（パイロリシス）から生成される主要な液体生成物です。単一の化合物ではなく、数百から数千に及ぶ異なる有機化合物を含む非常に複雑な混合物です。

これらの化合物は主に酸素含有物質であり、酸、ケトン、アルデヒド、アルコール、フェノール、糖類、エステル、エーテル、フランなどの官能基を持つ分子を含みます。これらの複雑な有機成分に加え、バイオオイルにはかなりの割合の水も含まれています。

物理的な外観として、バイオオイルは通常、暗褐色で粘性のある液体で、特徴的な煙のような臭いを持ちます。化学的には、高い酸素含有量、高粘度、強い酸性、従来の化石燃料に比べて低い発熱量、化学的不安定性、および一般的な金属材料に対する腐食性が特徴です。

熱分解とは、有機物（この場合はバイオマス）を完全に酸素がないか、厳密に酸素が制限された条件下で加熱し、熱分解と化学的再結合を引き起こすプロセスと定義されます。

燃焼（豊富な酸素の存在下で起こる）やガス化（酸素が制限された状態で行われる）とは異なり、熱分解の目的は、大きなバイオマス分子をガス、液体、固体の形態のより小さな分子生成物に最大限分解することです。