Bioremediatsioon on protsess, mille käigus mikroorganismide või taimede bioloogilisi viise kasutatakse fossiilkütustes leiduvate mürgiste süsivesinike, raskemetallide ja muude lenduvate orgaaniliste ühendite lagunemiseks või eraldamiseks. Nafta lekkeid esineb sageli erineval määral koos kõigi nafta tarneahela aspektidega, tekitades nii keskkonna kui ka rahvatervise jaoks keerulisi probleeme. Kuigi traditsioonilised puhastusmeetodid, nagu keemiline või käsitsi paigaldamine ja eemaldamine, annavad sageli kiireid tulemusi, on bioremediatsioon vähem töömahukas, kallis ja väldib keemilisi või mehaanilisi kahjustusi. Bioremediatsiooni jõupingutuste tõhusus ja tulemuslikkus põhinevad soovitud organismi või bioloogilise tee jaoks ideaalsete tingimuste säilitamisel, nagu pH, RED-OX potentsiaal, temperatuur, niiskus, hapniku rohkus, toitainete kättesaadavus, mulla koostis ja saasteaine struktuur, et hõlbustada reaktsioone. Kolm peamist tüüpi bioremediatsiooni, mida kasutatakse naftalähte puhul, on mikrobioloogiline remediaat, fütoremediat ja mükoremediat. Bioremediatsiooni on rakendatud erinevates märkimisväärsetes naftakadude, sealhulgas 1989 Exxon Valdez
juhtum, kus väetise kandmine mõjutatud rannikujoonel suurendas biolagunemise kiirust.