Le principe repose comme pour les piles à combustible par de la catalyse redox avec des enzymes ou des microorganismes. Une classe d’enzymes a été étudiée : les oxydoréductases, un exemple de pile glucose oxygène est décrit, dans des conditions physiologiques de température et de pH.

Un tableau d’enzymes oxydoréductases est présenté sur des substrats variés avec des co-enzymes tel que le NAD+. Le problème de l’immobilisation des enzymes a été étudié par adsorption, liaison covalente, réticulation ou encore par encapsulation. Les puissances fournies sont faibles (100 mW/cm²) et la miniaturisation a permis ainsi aux biopiles d’être utilisées pour des petits appareils électroniques et implantées in vivo à l’avenir.