ปุ๋ยชีวภาพ (Biofertilizer) หมายถึง วัสดุที่มีเชื้อจุลินทรีย์ซึ่งมีประโยชน์ต่อพืชเป็นตัวออกฤทธิ์ในการก่อให้เกิดปฏิกิริยาเพื่อการเพิ่มผลผลิตพืช โดยการให้อาหารแก่พืชโดยตรง หรือการช่วยทำให้พืชได้รับธาตุอาหารที่ต้องการ รวมทั้งช่วยสร้างฮอร์โมนที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช เหตุที่ควรส่งเสริมให้ใช้ปุ๋ยชีวภาพ เนื่องมาจากธาตุอาหารหลักที่พืชต้องการใช้โดยเฉพาะธาตุไนโตรเจน เป็นธาตุที่พืชทุกชนิดมีความต้องการสูง แต่พบว่าดินในประเทศไทยส่วนใหญ่มีปริมาณธาตุไนโตรเจนต่ำ ทำให้พืชที่ปลูกได้ผลผลิตน้อยลงไปด้วย อีกทั้งปุ๋ยเคมีไนโตรเจนมีราคาแพง ทำให้เกษตรกรต้องใช้เงินลงทุนเป็นจำนวนมากเพื่อซื้อปุ๋ยเคมี ทำให้ผลกำไรที่ตามมาลดน้อยลงไป ดังนั้นหากเกษตรกรสามารถนำธาตุไนโตรเจนจากแหล่งอื่น เช่น ในอากาศซึ่งมีอยู่มากถึง 72% มาเปลี่ยนให้เป็นปุ๋ยแก่พืชได้ จะทำให้ลดการใช้ปุ๋ยเคมีไนโตรเจน และลดต้นทุนการผลิตได้มาก ทั้งนี้ปุ๋ยชีวภาพมีจุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการตรึงไนโตรเจนจากอากาศมาเปลี่ยนเป็นปุ๋ยให้แก่พืช โดยอาจเป็นจุลินทรีย์กลุ่มที่ต้องอาศัยร่วมกับพืช (symbiont) เพื่อตรึงไนโตรเจน หรือกลุ่มที่สามารถตรึงไนโตรเจนได้เองอย่างอิสระ (free living) สามารถตอบโจทย์ในการนำไนโตรเจนจากอากาศมาเปลี่ยนเป็นปุ๋ยให้แก่พืชได้ และนอกจากการเพิ่มธาตุอาหารไนโตรเจนแล้ว การสร้างประโยชน์ให้กับพืชในด้านอื่น ๆ ยังสามารถพบได้จากปุ๋ยชีวภาพด้วยเช่นกัน ตัวอย่างปุ๋ยชีวภาพที่สำคัญ และการนำไปใช้ประโยชน์ มีดังนี้

1. ปุ๋ยชีวภาพไรโซเบียม

2. ปุ๋ยชีวภาพพีจีพีอาร์

3. ปุ๋ยชีวภาพไมคอร์ไรซ่า

4. การนำปุ๋ยชีวภาพไรโซเบียม และพีจีพีอาร์ไปใช้ประโยชน์

5. ปุ๋ยอินทรีย์ชีวภาพ

6. แหนแดงและการใช้เป็นปุ๋ยในนาข้าว

7. การใช้แหนแดงและปุ๋ยอินทรีย์ชีวภาพในระบบข้าวต้นเดี่ยวแบบประณีต