Os pressupostos da segunda lei da termodinâmica alicerçam o entendimento biofísico da teoria econômica, em que evidencia a biodegradação do meio ambiente devido aos efeitos da entropia gerados pela economia. Os acontecimentos mundiais ocorridos entre 1950 e 1970 tornaram mais evidentes os efeitos negativos do padrão econômico dominante. Assim, tornou-se imperativo pensar o meio ambiente em termos mais orgânicos, no sentido de compreender o papel do homem e a importância de suas ações para o desenvolvimento sustentável. Este artigo busca analisar a bioeconomia como um caminho para a sustentabilidade na Amazônia, por ser promissora em conciliar objetivos sociais, econômicos e ambientais. Delimitou-se a área de estudo na Amazônia Legal, ao considerar sua representatividade nacional nas questões que envolvem a sustentabilidade. Como suporte à análise de dados qualitativos e quantitativos, as pesquisas bibliográficas e descritivas permitiram a interpretação dos fenômenos atuais que envolvem a bioeconomia na região. Para apresentar os resultados e discussão, utilizou-se a estatística descritiva do uso de série temporal (2010-2019). Conclui-se que a bioeconomia na Amazônia é promissora para a geração de valor adicionado ao produto nacional, bem como gera emprego local e contribui para os objetivos ambientais por meio de atividades com baixo impacto. Não obstante, há desafios no campo do conhecimento avançado em bioeconomia, bioindústria e infraestrutura necessária para os avanços em todos os níveis.