Jedním z možných způsobů energetického využití biomasy je přímé spalování. Jedná se o proces, při němž palivo postupně prochází fázemi sušení, pyrolýzy/zplyňování a hoření, které byly popsány v předchozí kapitole. Sušení a pyrolýza/zplyňování budou vždy prvními fázemi procesu spalování tuhých paliv.

První fází je sušení, kdy vystavení biomasy zvýšeným teplotám uvnitř topeniště (po přiložení) se postupně zvyšuje teplota biomasy a dochází k odpařování volné a následně vázané vody v palivu. Teplota pro odsušení vody je zpravidla udávána okolo 110 ˚C, protože voda musí unikat z vnitřních vrstev materiálu, kde vytváří mírný přetlak, je tato teplota vyšší než bod varu vody za standardních podmínek. Závisí však také na tvaru spalovaného materiálu (např. rozdružená sláma, masivní polena tvrdého dřeva) i velikosti podílu hmoty vlhkosti. U větších kompaktních kusů s vysokým obsahem podílu vlhkosti může finální teplota povrchu biomasy pro ukončení fáze sušení dosáhnout až 150 ˚C, protože vypařující se voda odebírá svému okolí skupenské teplo vypařování, čímž vnitřní vrstvy materiálu ochlazuje.
Další fází je tzv. pyrolytická fáze, kdy při teplotách okolo 200 – 300 ˚C začíná postupné uvolňování těkavé hořlaviny paliva v podobě směsi hořlavých plynů a na povrchu sledovaného materiálu zůstává fixní uhlík – povrch polen černá.
V třetí fázi hořící směs hořlavých plynů vytváří svítivý plamen o teplotě 500 – 1 000 ˚C, který pohlcuje okolní kyslík, intenzivní proudění vytváří turbulentní plamen, který strhává jemné částečky uhlíku, které v proudu spalin také rychle odhořívají svítivým plamenem. Vznikající teplo umožňuje odsušování hmoty vlhkosti dalšího materiálu a uvolňování jeho hořlaviny, při umožnění přístupu kyslíku je tento nasáván do spalovacího procesu a dochází k tvorbě trvalé hořlavé směsi a stabilnímu procesu hoření biomasy.
V poslední fází dochází k dohoření pevného zbytku na roštu, kdy fixní uhlík hoří oproti hořlavým plynům relativně pomalu, protože musí docházek k difundování kyslíku do pevného materiálu a protisměrně v difundování produktů hoření. Charakter hoření fixního uhlíku (dřevěného uhlí) má charakter hoření pevných fosilních paliv – krátký modrý plamen.

V současnosti je v praxi nejčastěji využíván způsob výroby tuhých biopaliv pomocí mechanických úprav (rozdružování, lisování). K výrobě tuhých biopaliv je možné využít zemědělské produkty i odpadní suroviny. Pro představu uveďmě, že energie z 1 ha energetických rostlin by stačila automobilu na cca 110 000 km.