As primeiras referências ao uso de óleos vegetais no Brasil como combustível datam da década de 1920. Posteriormente, algumas pesquisas foram desenvolvidas no Instituto Nacional de Tecnologia, no Instituto de Óleos do Ministério da Agricultura e no Instituto de Tecnologia Industrial de Minas Gerais. Neste último, em 1950, registraram-se estudos sobre o uso dos óleos de ouricuri, mamona e algodão em motores diesel de 6 cilindros. A partir dos anos 70, quando o crítico cenário energético mundial nos instigou a reduzir a dependência de petróleo importado, as pesquisas sobre óleos vegetais ganharam novo impulso. Em 1980, a Resolução nº 7, do Conselho Nacional de Energia, instituiu o Programa Nacional de Produção de Óleos Vegetais para Fins Energéticos (Proóleo). Entre outros objetivos, pretendia substituir óleo diesel por óleos vegetais em mistura de até 30% em volume, incentivar a pesquisa tecnológica para promover a produção de óleos vegetais nas diferentes regiões do país e buscar a total substituição do óleo diesel por óleos vegetais.

Neste período, o país produzia cerca de 15% do petróleo consumido e os preços internacionais eram os mais elevados de toda a história, resultantes do segundo choque do petróleo. Nos primeiros anos, deu-se maior atenção à soja. A partir de 1981, ao amendoim, e em 1982 à colza e girassol. Em 1986, a ênfase passou ao dendê. A meta era, em cinco anos, produzir 1,6 milhão de metros cúbicos de óleos para fins energéticos. Contudo, a viabilidade econômica era questionável, pois a relação de preços internacionais óleos vegetais/petróleo se mostrava inviável economicamente. Com a queda dos preços do petróleo a partir de 1985, a viabilidade econômica ficou ainda mais prejudicada e este programa foi progressivamente esvaziado, embora oficialmente não tenha sido desativado. Também no início dos anos 80, a Secretaria de Tecnologia Industrial do Ministério da Indústria e Comércio (STI/MIC), desenvolveu e lançou o Programa Nacional de Alternativas Energéticas Renováveis de Origem Vegetal, com algumas linhas de ação relacionadas aos óleos vegetais combustíveis, que levaram ao Programa OVEG, voltado especificamente para a comprovação técnica do uso dos óleos vegetais em motores ciclo Diesel, com a participação de institutos de pesquisa, órgãos técnicos do governo federal, fabricantes de motores, fabricantes de óleos vegetais e empresas de transportes. Foram desenvolvidos testes com ésteres puros (metílico e etílico) e misturas com 30% de éster metílico de óleo de soja, matéria-prima selecionada por sua maior disponibilidade.

No início dos anos 80, como resultado dessa primeira fase do biodiesel no Brasil, a empresa cearense Produtora de Sistemas Energéticos (Proerg) obteve a primeira patente brasileira de biodiesel, e produziu cerca de 300 mil litros de biodiesel utilizados nos testes. Essa empresa também desenvolveu um querosene aeronáutico à base de óleo vegetal, homologado no Centro Técnico Aeroespacial (CTA) em 1983. A lei número 11.097 de 13 de janeiro de 2005, que criou o Programa Nacional de Produção de Biodiesel no Brasil além de dar incentivo às empresas produtoras de biodiesel tornou obrigatória a adição de 2% de biodiesel no óleo diesel vendido no país a partir de 2008, sendo que em julho do mesmo ano já foi possível implantar 3% e, em 2009 o percentual aumentou para 4%. Em janeiro de 2010 o acréscimo de biodiesel no óleo diesel subiu para 5%. O crescimento superou as expectativas iniciais do governo que era de alcançar esse índice somente em 2013. Com isso, a expectativa que a produção interna seja de mais de 2,4 bilhões de litros de biodiesel por ano.