El desarrollo de tecnologías sostenibles pero eficientes para almacenar la luz solar en moléculas de alta energía, como hidrocarburos e hidrógeno, es un desafío fundamental en la sociedad del siglo XXI. En el campo de la fotocatálisis, se pueden seguir una amplia variedad de rutas químicas para obtener combustibles solares, pero las dos más prometedoras son la fotoreducción de dióxido de carbono y la fotoreformación de sustratos derivados de biomasa. A pesar de su gran potencial, estas tecnologías aún necesitan ser mejoradas para representar una alternativa confiable a los combustibles tradicionales, tanto en términos de diseño de catalizadores como de ingeniería de fotoreactores. Esta revisión destaca los fundamentos químicos de diferentes reacciones fotocatalíticas para la producción de combustibles solares y proporciona una visión mecanicista sobre las rutas de reacción propuestas. Además, se informan posibles estrategias de vanguardia para obtener combustibles solares, centrándose en cómo las bases químicas de la reacción investigada afectan las elecciones experimentales.