본 발명은 미세조류를 산촉매 하에서 알킬 아세테이트와 반응시켜, 지질 추출과 바이오디젤 전환 반응이 동시에 일어나는 인-시츄(in-situ) 에스터 교환반응을 유도하여 바이오디젤을 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명은 종래 사용되던 유해한 유기용매인 클로로포름의 사용을 배제할 수 있고, 미세조류 건조 단계를 생략할 수 있으며, 독립된 두 가지 공정인 지질의 추출 공정과 추출된 지질을 바이오디젤로 전환하는 공정을 하나의 단계로 통합시킬 수 있어, 바이오디젤 제조 공정의 안전성과 경제성을 증진시키는 효과가 있다.