Biobrandstof heeft ook nadelen voor milieu en klimaat. Biomassa en plantaardige afvalstromen zijn weliswaar hernieuwbaar, maar niet onbeperkt beschikbaar. Zon, wind en water zijn dat wel. Bovendien hebben deze bronnen een lagere CO2-uitstoot.
Daarnaast zijn voor conventionele biobrandstof (tropische) gewassen nodig zoals maïs, tarwe, en palmolie. Het verbouwen van deze gewassen belast het milieu, vooral omdat je veel land en water nodig hebt. Bovendien kan de teelt ook leiden tot veel CO2-uitstoot als er nieuwe landbouwgrond voor nodig is. Tot slot kan de teelt van deze gewassen concurreren met voedselproductie.
Ook geavanceerde biobrandstoffen hebben nadelen. Het is lastig om te bepalen hoe duurzaam zij zijn. Wanneer er een grote vraag naar geavanceerde biobrandstoffen komt, kunnen afvalproducten als gebruikt frituurvet duurder worden dan grondstoffen als plantaardige olie. Dit kan ongewenste effecten hebben, zoals fraude met duurzaamheidscertificaten. Of dat producenten biobrandstof gaan maken van echte grondstoffen in plaats van afval.