O biodiesel é um biocombustível obtido a partir de uma fonte oleosa, seja animal ou vegetal, que tem ganhado bastante espaço na matriz energética brasileira. Diante desse cenário, este trabalho teve como objetivo avaliar as condições operacionais que permite obter a máxima conversão do óleo de algodão em biodiesel, para as rotas etílica e metílica. Assim, elaborou-se um planejamento experimental contendo como variáveis independentes do processo a temperatura e o tempo reacional. Foi utilizado para a síntese do biodiesel, o óleo de algodão pré – tratado, catalisador homogêneo e álcool etílico e metílico. A reação de transesterificação se processou em um reator de 500 mL, com refluxo e agitação constante. Dos experimentos, observou-se através da cromatografia gasosa que para a temperatura de 55 º C e um tempo de reação de 40 minutos, que as maiores conversões para a rota etílica e metílica foram de 96,51 e 87,37 %, respectivamente. Para essas conversões a caracterização do biodiesel mostrou que, o índice de acidez, a viscosidade cinemática, a densidade e o teor de água estão de acordo com a Resolução 07/2008 da ANP. A análise de absorbância a 232 nm mostrou traços de oxidação no biodiesel que, entretanto, pode ser minimizado melhorando as condições de secagem e de armazenamento do biodiesel.