La energía renovable a base de microalgas, los productos químicos industriales y los alimentos han recibido gran atención durante la última década. Este artículo de revisión destaca la versatilidad de la biomasa algal como materia prima para la producción de varios productos y productos de alto valor, incluidos hidrocarburos aromáticos y lípidos dentro de sistemas de biorrefinería. Se revisa el contenido de lípidos y la composición de la biomasa algal cultivada en varios medios, específicamente en corrientes de aguas residuales generadas en instalaciones de producción agrícola e industrial. Se discuten aspectos técnicos y químicos de la conversión de biomasa algal a través de técnicas termoquímicas, incluyendo pirólisis, licuefacción hidrotermal y carbonización hidrotermal. Se revisan las propiedades de los productos finales en función del proceso de conversión empleado. Se revisan estudios publicados en los últimos 5 años. Se enfatiza la importancia de investigar más sobre catalizadores económicos y más efectivos y el desarrollo de procesos posteriores para mejorar los productos crudos obtenidos de procesos de conversión térmica. Esta revisión concluye con una discusión en profundidad sobre las oportunidades y desafíos involucrados en la fabricación y comercialización de bioproductos a base de biomasa algal.