生物表面活性剂是由微生物（如细菌、酵母菌）代谢产生的具有表面活性的物质，常见类型包括鼠李糖脂、槐糖脂、脂肽等。其提高原油采收率的核心机理在于它能显著降低油水之间的界面张力。原油与地层水之间的界面张力通常很高，导致原油像汞珠一样难以在狭窄的岩石孔隙中变形和流动。生物表面活性剂分子会吸附在油水界面上，其亲水基伸入水相，疏水基插入油相，从而大幅削弱界面分子间的吸引力，使界面张力从原有的10⁻¹ mN/m量级降至10⁻³ mN/m甚至更低。界面张力的降低，使得原本被毛细管力禁锢在岩石孔隙中的残余油滴更容易发生形变、拉断，并随驱替液（水）一起流向生产井。

此外，生物表面活性剂还能通过改变岩石表面的润湿性来提高洗油效率。原油中的极性组分会使储层岩石表面从亲水变为亲油，从而更牢固地吸附原油。生物表面活性剂可以吸附在岩石表面，将其从亲油反转为亲水，使油膜更容易从岩石表面剥离、卷起，并被水流带走。

与化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有更好的生物降解性、环境兼容性，并且能在油藏这种极端环境下由微生物原位产生或直接注入，作用范围更广。现场应用实例表明，生物表面活性剂在稠油油田和低渗透油田等开发条件较差的领域，能有效改善驱油效果，为提高原油采收率提供了一种"绿色"解决方案。