El dióxido de carbono (CO) es un gas de efecto invernadero importante responsable del cambio climático. Las diatomeas, un sumidero natural de CO atmosférico, pueden cultivarse industrialmente en modos autótrofos y mixotrofos con el propósito de la captura de CO. Además, la diversidad metabólica exhibida por este grupo de organismos fotosintéticos proporciona vías para redirigir el carbono capturado hacia productos de valor. Estos incluyen lípidos, ácidos grasos omega-3, pigmentos, antioxidantes, exopolisacáridos, polisacáridos sulfatados y otros metabolitos valiosos que pueden producirse en procesos de biofabricación ambientalmente sostenibles. Para realizar el potencial de las diatomeas, es necesario expandir nuestro conocimiento sobre el suministro de carbono, la absorción de CO y la fijación por estos organismos, junto con formas de mejorar la ruta metabólica del carbono fijado hacia productos de valor. En esta revisión, se explora el conocimiento actual, con una evaluación del potencial de las diatomeas para la captura de carbono y la fabricación basada en bioproductos.