A exploração da diversidade das leveduras para a produção sustentável de biocombustíveis, em particular de biodiesel, tem vindo a ganhar relevo nos últimos anos. Este artigo oferece uma visão global da produção de lípidos por leveduras oleaginosas, estando focado na diversidade de leveduras, seu metabolismo, e outras questões microbiológicas relacionadas com a toxicidade e a tolerância a múltiplos stresses, as quais limitam o desempenho dos bioprocessos. São também apresentados exemplos recolhidos da literatura que demonstram o potencial de diferentes leveduras oleaginosas/condições experimentais para a produção de lípidos para biodiesel a partir de resíduos agro-florestais e industriais orgânicos.