Desain biogas berbeda berdasarkan bahan yang ada dan skala produksi. Biogas adalah jenis biofuel yang dibentuk oleh anaerobik, atau bebas oksigen, dekomposisi bahan organik oleh bakteri. Bahan organik biasanya mencakup limbah hewan dan tumbuhan, dan tanaman energi, atau tanaman yang ditanam untuk tujuan produksi bahan bakar. Gas yang terbentuk dari proses ini dapat digunakan untuk tujuan pemanasan atau, dalam bentuk terkonsentrasi, untuk penggerak kendaraan. Meskipun desain biogas berbeda dalam detailnya, sebagian besar instalasi biogas memiliki komponen prinsip yang sama, termasuk digester dan penampung gas.
Digester adalah wadah kedap udara di mana limbah dibuang dan didekomposisi, dan penampung gas adalah tangki yang memanfaatkan gas yang dikeluarkan oleh slurry. Bakteri di dalam tangki digester memecah limbah dan, saat terurai, gas seperti karbon monoksida, metana, hidrogen, dan nitrogen, dilepaskan. Untuk memfasilitasi dekomposisi cepat dengan produksi gas yang optimal, tangki dijaga antara suhu 29°C dan 41°C (84.2°F-105.8°F). Yang terbaik adalah menjaga bubur di dalam tangki pada pH yang sedikit basa untuk memastikan dekomposisi lebih cepat. Dalam upaya untuk menetralkan bubur, bahan akan cenderung mengeluarkan lebih banyak karbon dioksida asam, produk dekomposisi yang diinginkan.
Melalui sistem bertekanan, gas yang dikeluarkan dalam digester dialirkan ke dalam lubang di drum penampung gas. Desain biogas dari penampung gas dikhususkan untuk memungkinkan gas mengalir dengan bebas ke dalam penampung sekaligus mencegah gas yang dimanfaatkan keluar kembali ke digester atau ke lingkungan luar. Hal ini penting, baik untuk efisiensi maupun untuk keselamatan, karena banyak dari gas ini mudah terbakar dan dapat menyebabkan ledakan bila dicampur dengan oksigen atau gas lainnya. Bubur di dalam tangki juga harus sesekali diaduk untuk mencegah terbentuknya kerak yang keras di atas limbah. Kerak dapat menjebak gas di dalam bubur dan menghambat kemampuan mesin untuk memanfaatkan gas.
Desain biogas dapat bervariasi tergantung pada jumlah gas yang dibutuhkan, jumlah limbah yang ada, dan apakah digester dibangun untuk pengumpanan batch atau pengumpanan terus menerus. Sistem pengumpanan batch menggunakan sebagian besar limbah padat yang ditambahkan ke tangki secara bertahap, dan model pengumpanan kontinu memasukkan cairan secara terus menerus ke digester. Desain biogas dapat menempatkan pembangkit di atas atau di bawah tanah, meskipun ada kelebihan dan kekurangan dari kedua model tersebut. Pembangkit biogas di atas tanah lebih mudah dirawat dan dapat memperoleh manfaat dari pemanasan matahari, tetapi membutuhkan lebih banyak investasi dalam konstruksi karena harus dibangun untuk menangani tekanan internal digester. Instalasi biogas di bawah tanah lebih murah untuk dibangun dan lebih mudah untuk diberi makan, tetapi lebih sulit untuk dibersihkan dan diperbaiki.
Biogas sering lebih disukai daripada sumber energi bahan bakar fosil, seperti minyak atau batu bara, baik untuk alasan lingkungan maupun ekonomi. Meningkatnya konsentrasi karbon di atmosfer telah menjadi isu sentral dalam masalah pemanasan global. Meskipun biogas dan bahan bakar fosil memancarkan karbon, bahan bakar fosil melepaskan karbon yang telah terkubur selama bertahun-tahun dalam biomassa purba dan secara efektif dikeluarkan dari siklus karbon. Karbon yang dilepaskan selama produksi dan penggunaan biogas telah disimpan dalam bentuk bahan organik baru-baru ini dan masih merupakan bagian dari siklus. Oleh karena itu, tidak menyebabkan banyak gangguan pada konsentrasi karbon di atmosfer saat dilepaskan.
Pendukung produksi biogas juga lebih memilih biogas daripada bahan bakar fosil karena merupakan sumber energi terbarukan yang berbiaya rendah yang menggunakan bahan-bahan yang terbuang. Desain biogas dapat memenuhi lokasi skala kecil, menjadikannya pilihan yang layak untuk daerah di negara berkembang. Kritikus desain biogas berpendapat bahwa tanaman pangan yang ditanam untuk tujuan produksi biogas akan menciptakan kekurangan pangan global. Biofuel juga dapat menyebabkan deforestasi, polusi air, erosi tanah, dan dampak negatif pada negara-negara penghasil minyak.