La biorremediació d'entorns contaminats pel petroli és un procés en el qual les vies biològiques dins dels microorganismes o plantes s'utilitzen per degradar o segregar hidrocarburs tòxics, metalls pesants i altres compostos orgànics volàtils que es troben en combustibles fòssils. Els derramaments de petroli ocorren amb freqüència en graus variats juntament amb tots els aspectes de la cadena de subministrament de petroli, presentant una sèrie complexa de problemes tant per al medi ambient com per a la salut pública. Mentre que els mètodes de neteja tradicionals com la contenció i eliminació química o manual sovint donen resultats ràpids, la biorremediació és menys laboriosa, cara i evita danys químics o mecànics. L'eficiència i l'efectivitat dels esforços de biorremediació es basen en el manteniment de condicions ideals, com el pH, el potencial de RED-OX, la temperatura, la humitat, l'abundància d'oxigen, la disponibilitat de nutrients, la composició del sòl i l'estructura de contaminants, per a l'organisme desitjat o la via biològica per facilitar les reaccions. Els tres principals tipus de biorremediació utilitzats per als vessaments de petroli inclouen la remediació microbiana, la fitorremediació i la micorremediació. La biorremediació s'ha implementat en diversos vessaments de petroli notables, incloent l'Exxon Valdez de 1989.
incident en què l'aplicació de fertilitzants a la costa afectada va augmentar les taxes de biodegradació.