La producción biológica de hidrógeno se debe principalmente a la presencia en las células de enzimas como la hidrogenasa y la nitrogenasa. La hidrogenasa está ampliamente distribuida en los microorganismos anaeróbicos; esta tiene diversos orígenes filogenéticos y produce el hidrógeno tanto irreversible como reversiblemente, dependiendo de las condiciones medioambientales en las que se encuentre, siendo reversible solo en condiciones de anaerobiosis estricta. Por su parte, la nitrogenasa está presente en gran cantidad de microorganismos fijadores de nitrógeno; puede producir hidrógeno en una reacción irreversible de forma continua , incluso con saturación de producto (atmósfera al 100% de H₂).

En este documento se presenta una revisión de información obtenida de la literatura sobre la producción de biohidrógeno, describiendo los fundamentos básicos de los diferentes sistemas de producción biológica. Se hace un énfasis especial en la fermentación oscura, la cual ha sido reportada como uno de los métodos más eficientes y viables de producción de hidrógeno a partir de materiales de desecho. Se describe el uso de diversos microorganismos y la manipulación de diferentes variables de proceso para obtener las condiciones que optimicen la producción del gas. Además, se hace un recuento de los métodos desarrollados para el mejoramiento de la producción y purificación del hidrógeno.