La biomasa es una de las fuentes de energía renovable más importantes y desempeña un papel crucial en la reducción de nuestra dependencia de los combustibles fósiles. La producción eficiente de biomasa es esencial para obtener grandes cantidades de energía sostenible con un costo ambiental mínimo. Sin embargo, los procesos bioquímicos y moleculares detrás de la síntesis de los principales componentes de la biomasa aún no se comprenden completamente. Esta revisión proporciona un resumen completo de los estudios más relevantes sobre la biosíntesis y los mecanismos de degradación de la pared celular, centrándose en el componente lignocelulósico, en el cual el proceso de conversión a azúcares fermentables es costoso debido a su naturaleza recalcitrante. Se hace hincapié en la investigación multi-ómica que involucra genómica, transcriptómica, proteómica, metabolómica y fenómica, ya que los enfoques multi-ómicos ofrecen una oportunidad única para investigar las vías biológicas subyacentes a los rasgos genotípicos que caracterizan los cultivos energéticos de pared celular. Además, nuestro estudio destaca los avances en enfoques de edición genómica y propone la modificación de los genes que participan en la estructura compleja de la pared celular como una solución factible para una producción eficiente de biomasa. También se discuten varios puntos clave para futuras actividades de investigación basadas en estas tecnologías emergentes, centrándose en la combinación de enfoques multi-ómicos y de edición génica, que ofrecen un potencial para mejorar la valorización de la biomasa y el desarrollo de productos biológicos tangibles.