본 발명은 해조류로부터 바이오 화학물질을 생산하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 갈조류, 녹조류 및 홍조류를 포함하는 해조류로부터 휘발성 유기산, 유기산 에스테르 및 알코올을 포함하는 바이오 화학물질을 생산하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 해조류로부터 유기산을 생산하는 방법은 (a) 해조류를 열적 처리, 물리적 처리 및 화학적 처리로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 방법으로 전처리하는 단계; 및 (b) 상기 전처리된 해조류를 함유하는 용액에 미생물을 첨가하고, 발효시켜 유기산을 생성하는 단계를 포함한다. 본 발명은 리그닌을 가지지 않는 해조류 기반의 휘발성 유기산 생산공정을 제시함으로써 목질계 기반의 휘발성 유기산 생산공정에서 요구되는 장기간의 전처리 및 토지 소요 문제를 극복할 수 있을 뿐만 아니라, 유기산, 유기산 에스테르, 알코올 등의 바이오 화학물질을 고수율로 생산하는 방법을 제시하여 경제성을 향상시킬수 있다.