生物が、体内に存在する酵素というたんぱく質を用いて、食物からエネルギー源を得ている原理を応用した発電システムをいう。酵素には多種多様な有機物や無機物の酸化反応と酸素などの還元反応をつかさどる触媒機能があり、それらを電極触媒として別々の電極にすれば、食物などの化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池となる。バイオ電池の構成は、通常の燃料電池と基本的には同じで、負極、正極、電解質とからなる。特徴は、負極と正極の電極上に生体触媒である酵素が、さらに酵素間や酵素と電極間には電子の受け渡しを行う電子伝達物質が固定されている点。例えば、ブドウ糖を用いたバイオ電池の場合、負極側の酵素による酸化反応によって水素イオンと電子が発生し、水素イオンはセパレーターを介して、また電子は電子伝達物質を介して外部回路から正極に送られる。正極では酵素の力を借りて還元反応により水が生成され、電極－外部回路中の電子の流れからは電気エネルギーが発生する。バイオ電池の利点には、酵素を利用した常温作動、エネルギー源の多様性、高価な無機触媒が不要、環境負荷が極めて小さいことなどが挙げられるが、一方で電流密度が小さいという弱点や、性能、耐久性の面での技術的課題も数多い。