O biodiesel é uma alternativa para produção de combustível renovável na matriz energética nacional, tem origem em grãos oleaginosos como amendoim que é uma planta cultivada por agricultores familiares no semiárido nordestino, sendo uma das mais promissoras pelo fato que apresenta altos índices de ácidos graxos. Neste trabalho objetivou-se otimizar via etílica, catálise básica, utilizando sistema de ultrassom a síntese de biodiesel de amendoim. Utilizou-se o delineamento composto central rotacional 2³, com 8 pontos fatoriais, 6 pontos axiais e 5 pontos centrais, analisando três variáveis independentes teor de catalizador, tempo de reação, razão álcool/óleo em função do rendimento mássico de biodiesel. Analisando os efeitos das variáveis e a significância por meio do teste t-student e análise de variância a 95% de probabilidade. O sistema de ultrassom foi considerado eficiente para síntese de biodiesel de amendoim, o tempo de reação foi não significante por meio do teste t-student a 95% de probabilidade, assim sendo, possibilita utilizar baixos tempos de reação sem afetar o rendimento do biodiesel, ocasionando redução de gasto de energia e custo de produção. Com um R² = 60,47%, o modelo explica a variação no rendimento mássico do biodiesel de amendoim, apresentando uma falta de ajuste. Nessas condições experimentais, obteve-se 94,82% para o rendimento máximo no delineamento, apresentando um maior destaque nos pontos axiais.