生物质燃料的燃烧过程是燃料和空气间的传热、传质和化学反应过程。燃烧除去燃料存在外，必须有足够温度的热量供给和适当的空气供应。生物质中可燃部分主要是纤维素、半纤维素、木质素转变成的碳以及氢。生物质直接燃烧反应是一个复杂的物理、化学过程。燃烧时纤维素和半纤维素首先释放出挥发分物质。碳表面和氧化剂（氧气）之间进行气固两相反应。燃烧过程产生的热量使周围温度升高，又促使传质过程加快，它是使热量产生得更快的一种连锁反应过程。

生物质燃料燃烧机理属于静态渗透式扩散燃烧。与煤一样，通常经历预热干燥阶段、热分解阶段、挥发分燃烧阶段、固定碳燃烧阶段和燃尽阶段。

(1)预热干燥阶段在该阶段，生物质被加热，温度逐渐升高。当温度达到105℃左右时，生物质表面和生物质颗粒缝隙的水被逐渐蒸发出来，生物质被干燥。生物质的水分越多，干燥所消耗的热量也越多。

(2)热分解阶段生物质继续被加热，温度继续升高，达到一定温度时便开始析出挥发分，这个过程实际上是一个热分解反应。

(3)挥发分燃烧阶段  随着温度继续升高，挥发分与氧的化学反应速度加快。当温度升高到一定温度时，挥发分就开始燃烧，此温度称为生物质的着火温度。由于挥发分的成分十分复杂，其燃烧反应也很复杂。

(4)固定碳燃烧阶段生物质中剩下的固定碳在挥发分燃烧初期被挥发分包围着，氧气不能接触碳的表面，经过一段时间以后，挥发分的燃烧快要终了时，一旦氧气接触到炙热的木炭，就可发生燃烧反应。

(5)燃尽阶段生物质可燃物基本燃尽后，在没有强烈干扰的情况下，形成整体的灰颗粒，灰颗粒表面几乎看不出火焰，灰颗粒会变成暗红色，至此完成了生物质燃料的整个燃烧过程。
必须指出，上述各阶段并不是机械地串联进行，实际上很多阶段是互相交叉的。不同燃烧条件下各阶段也有差异，也存在动力燃烧和扩散燃烧过程。