Das Verbrennen von Holz und Holzabfällen, wie Rindenreste, Sägespäne und Holzspäne, ist die ursprünglichste energetische Nutzung von Biomasse. Die heute genutzten Festbrennstoffe reichen von großen Holzstücken über Holzhackschnitzel bis zu Holz- und Strohpellets.
Der Heizwert des eingesetzten Holzes ist abhängig von seinem Feuchtigkeitsgehalt. Anzustreben sind Werte unter 20%. Dies kann bei Stückholz durch 1-2 jährige Lufttrocknung erreicht werden.
Die aus Holzabfällen hergestellten Pellets haben den Vorteil, dass beim Pressvorgang eine gewisse Trocknung erfolgt, so dass der Feuchtewert nur noch 8 bis 10% beträgt, wodurch sich der Heizwert erhöht.
Ein Richtwert für den Energiegehalt von trockenem Holz ist der oben stehenden Grafik zu entnehmen.

Je nach dem Brennstoff, dem Verwendungszweck und der geforderten thermischen Leistung gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Öfen bzw. Kessel. Während Öfen innerhalb der Wohnräume in der Regel mit Handbeschickung betrieben werden und keinen großvolumigen, wassergefüllten Wärmespeicher besitzen, haben Heizkessel stets einen mit mindestens 50 Liter Wasser pro kW Heizleistung ausgestatteten Wärmespeicher, der in den Heiz- und Warmwasserkreis des Gebäudes eingebunden ist.
Vorteilhaft für die Wärme- und Warmwasserversorgung von Wohngebäuden ist die hydraulische Kopplung von Holz-Heizungsanlagen mit solarthermischen Anlagen (link zu Franke-Artikel???). Für diese Kombination stellt der Freistaat Thüringen zusätzliche Fördermittel bereit.

Stückholzfeuerung ist grundsätzlich geeignet für den Einsatz in Kaminöfen. Interessant ist die individueller Beschickung aber auch im Leistungsbereich bis ca. 30 kW in Durchbrand- und Oberbrand-Heizkesseln, bei denen die Verbrennungsluft dem Brennholz von unten zugeführt wird. 
Bessere Eigenschaften haben Kessel, bei denen die Luftzufuhr mittels Ventilator von oben erfolgt und das aus der Glut entweichende Holzgas in der unten liegenden Nachbrennkammer vollständig verbrennt. Sie werden als Unterbrand- oder Vergaser-Heizkessel bezeichnet. Ihr Vorteil liegt vor allem in dem besseren Regelverhalten.

Pelletfeuerungen im unteren Leistungsbereich, z.B. für Ein- und Mehrfamilienhäuser, gewinnen in letzter Zeit wegen der kleinstückigen Struktur und der deshalb vorteilhaften, automatisierten Handhabung des Brennstoffs zunehmende Anwendung. So erfolgt die Brennstoffzufuhr bei den in Wohnräumen aufgestellten Pelletöfen aus einem integrierten Vorratsbehälter, bei Kesselanlagen aus einem entfernteren größeren Lager.

Diese Entwicklung hat dazu geführt, dass neben den in Wohnräumen aufgestellten einfachen Pelletöfen auch Kesselanlagen für Wohnräume mit automatischer Pellet-Beschickung aus einem Vorratsbehälter und zeitgesteuertem Startregime sowie einer Kopplung an die Hauswärmeversorgung auf dem Markt zu finden sind.

Die Kosten von Stückholz-Anlagen belaufen sich für Nennleistungen von 20 bis 60 kW auf Werte von 4.000 bis 10.000 EUR für den reinen Heizkessel. Für –geregelte Anlagen (link zu ) liegen die Kosten oberhalb 6.000 EUR. Mit spezifischen Anlagenkosten von 350 bis 150 EUR/kW ist zu rechnen.
Pellet-Zentralheizungskessel incl. Brennstoffzuführung und automatischem Raumaustrag liegen für Leistungen im Bereich von 15 kW bei Preisen von 6.000 bis 10.000 €. Billiger um 20 bis 30% sind Kessel in Kompaktbauweise mit integriertem Vorratsbehälter, wobei die Beschickung aus Säcken per Hand erfolgt.
Die Preise für die Festbrennstoffe Stückholz und Pellets unterscheiden sich deutlich. So ist ofenfertiges Stückholz für 25 bis 50 EUR pro Raummeter inkl. Anlieferung zu haben, während Pellets bei Lieferung in 15 kg-Säcken 175 bis 200 EUR pro Tonne kosten. Ein besserer Vergleich ist bei Bezug auf den Energieinhalt möglich:
· Stückholz: 2 bis 3 ct/kWh
· Pellets: 3,5 bis 4,2 ct/kWh

Auch durch den Vergleich zu Heizöl wird deutlich, dass die Pelletpreise relativ hoch sind, so dass für Pellets-Heizanlagen vor allem der Komfortgewinn gegenüber Stückholzanlagen spricht.
· Heizöl (Okt. 2003): 0,35 EUR/l bzw. 3,5 ct/kWh

Biomassefeuerungsanlagen haben Leistungen bis in den MW-Bereich. Die Brennstoffzufuhr erfolgt hier weitgehend automatisch. Das wird mit Hackschnitzeln erreicht, die per Förderschnecke zugeführt werden. Die Verbrennung hat einen hohen Wirkungsgrad und erzeugt vergleichsweise geringe Schadstoffmengen. 
In dieser Leistungsgröße ist es auch möglich Stroh in Ballenform zu verbrennen. Gepresste Strohballen werden dabei als Strang in eine Transporteinrichtung geladen und in den Brennraum geschoben, wo sie wie eine Zigarre von vorn abbrennen. Ebenso gibt es Feuerungsanlagen, die für den Einsatz von Strohpellets ausgelegt sind.
Pellets werden hier wegen der höheren Kosten nur in Ausnahmefällen eingesetzt.

Biomasse-Heizkraftwerke liefern neben der Wärmeenergie auch Elektroenergie. Dabei stehen die aufgeführten Verbrennungstechnologien zur Verfügung. 
Durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz bestehen seit dem Jahr 2000 verbindliche Rahmenbedingungen für die Vergütung der Stromproduktion aus Biomasse. Damit rückte die Anwendung der Kraft-Wärme-Kopplung auch bei diesen Brennstoffen stärker ins Blickfeld der Anwender. 
Von der Ilmenau Wärmeversorgung ist die Errichtung eines Heizkraftwerkes geplant. (Bild links zeigt eine bauartgleiche Anlage)
Es wird bei einer Wärmeauskopplung von ca. 10 MW und einer elektrischen Leistung von 5,1 MW jährlich 31 GWh Strom, ausreichend für ca. 8.000 Einfamilienhäuser, und 68 GWh Wärme, ausreichend für ca. 4.000 Häuser, liefern. Benötigt werden dafür 41.600 Tonnen Holz, die im Umkreis von 50 km gewonnen werden, so dass ein Großteil der Wertschöpfung in der Region verbleibt. In dem gut ausgebauten Fernwärmenetz wird damit ein erheblicher Anteil des bisher eingesetzten Erdgases durch den nachwachsenden Brennstoff ersetzt. Die Emmissionsreduzierung beträgt dadurch 39.400 t CO2 pro Jahr.
Der Spatenstich für das Kraftwerk erfolgte am 10. Oktober 2003. Die Inbetriebnahme ist für 2005 vorgesehen.