Die Biogaserzeugung erfolgt durch die Vergärung von organischen Stoffen. Unter dem Begriff Vergärung versteht man den Abbau von biogenem Material durch Mikroorganismen in Abwesenheit von Sauerstoff, das heißt unter anaeroben Bedingungen. Mehrere Bakteriengruppen verwandeln biogenes Material in Biogas. Dies besteht aus etwa 2/3 brennbarem Methan und rund 1/3 Kohlendioxid sowie Restgasen. Landwirtschaftliche Biogasanlagen setzen als Basismaterial Gülle oder auch Festmist ein. Zur Erhöhung des Gasertrags kommen häufig Co-Fermentate zum Einsatz (z.B. nachwachsende Rohstoffe oder Abfälle aus der Lebensmittelindustrie). Das vergorene organische Material kann als hochwertiger Dünger landbaulich verwertet werden.
Wirtschaftlich interessant ist das Verfahren insbesondere bei grösseren Anlagen, in denen als Co-Vergärung neben der Gülle weitere  sogenannte reine Abfälle (Molke, Gemüse, Schlachtnebenprodukte usw.) behandelt werden.
Biogasanlagen werden häufig auch gezielt zur Energiegewinnung gebaut, wobei pflanzliche nachwachsende Rohstoffe sogenannte Energiepflanzen angebaut und vergärt werden ( z.B.: Silomais, Gras,Rüben). Daneben wird Biogas auch bei der Behandlung industrieller Abwässer oder bei der Stabilisierung der Abwasserschlämme in Faultürmen erzeugt und energetisch verwertet.