生物柴油的稳定性包括在热和冷的环境下的稳定性，抵制氧化、聚合、微生物作用和抵制水分影响的能力。它在存储过程中会受到空气、热、金属、过氧化物、光的影响。生物柴油不稳定主要在于它含有的双键，双键不稳定，多个双键共轭还会有协同作用，使之更容易氧化降解。金属与人造橡胶会影响生物柴油稳定性，加快生物柴油氧化产生过氧化物。研究表明菜籽油甲酯和乙酯应存储在密闭不锈钢容器里，温度低于30℃ ，加入抗氧化剂TBHQ以提高抗氧化性能。研究还发现甲酯比乙酯稍微稳定，较高温度时光照会略微加快氧化速度。研究发现温度和容器对生物柴油的稳定性影响最大。Gepenu注意到生物柴油中的某些微量成分如生育酚是天然的抗氧化剂，在对比试验中，除去生育酚的生物柴油氧化值增加近四倍。

 

 

 

 

生物柴油中总是存在水分(溶解的、乳化的、甚至存在于容器底部，微量甘一酯、甘二酯还能增强生物柴油的吸水能力)，水解是生物柴油劣变的原因之残留的酸或碱会催化水解，水分还会促使锈生成。水分还是微生物生长的一个必要条件，微生物存在于水相和柴油的界面处。水分在2号柴油中的溶解度是60ppm(25℃)，而在生物柴油中的溶解度高达1500ppm，用处理石化柴油的方式处理生物柴油常会导致生物柴油水分含量较高，为微生物的生长提供场所，当与石化柴油混合时，高含量的水分还可能从中析出。