H2 là một sản phẩm của nhiều kiểu trao đổi chất kỵ khí và được nhiều dạng vi sinh vật sinh ra, thường thông qua các phản ứng có xúc tác các enzym chứa sắt hoặc nickel được gọi là hydrogenase. Các enzyme này xúc tác phản ứng oxy hóa khử thuận nghịch giữa H2 và 2 proton và 2 electron của nó. Sự tạo thành khí hydro xảy ra khi chuyển dịch cân bằng theo hướng khử được tạo ra trong khi lên men pyruvate đối với nước.[40]

Việc phân cắt phân tử nước thành các proton, electron, và oxy xảy ra trong các phản ứng phụ thuộc sáng trong tất cả các sinh vật quang hợp. Một số sinh vật này bao gồm cả tảo Chlamydomonas reinhardtii và vi khuẩn lam, đã tiến hóa hai bước trong các phản ứng tối mà trong đó các proton và electron bị khử để tạo ra khí H2 bởi các enzym biệt hóa trong lục lạp.[41] Nhiều nỗ lực đã được thực hiện để can thiệp về mặt di truyền của các enzym vi khuẩn lam để tổng hợp một cách hiệu quả khí H2 thậm chí có mặt oxy.[42] Những nỗ lực cũng đã thực hiện đối với gen của tảo trong phản ứng sinh học.[43]