A utilização de biodiesel como combustível vem apresentando potencial promissor no mundo inteiro. O comportamento físico-químico de materiais argilosos apresenta uma atividade catalítica promissora para a síntese de biodiesel. Este trabalho tem como objetivo testar a argila Vermiculita natural e tratada quimicamente como catalisador na reação de transesterificação dos óleos de soja e algodão visando à obtenção de biodiesel. O catalisador foi submetido ao processo de incorporação MoO3 pela técnica de dispersão física. Após a preparação dos catalisadores, os mesmos foram caracterizados utilizando as seguintes técnicas: Difração de Raios X (DRX), Energia Dispersiva de Raios X (EDX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia na Região do Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). Além disso, fez-se análise do produto final reacional para determinação de teor de ésteres e viscosidade cinemática. Em relação ao processo reacional, a argila incorporada com óxido de molibdênio apresentou melhor desempenho que pode ser justificado pela presença do óxido de molibdênio na superfície da argila e pela provável ativação dos sítios ácidos ocorridos durante o tratamento térmico que a mesma foi submetida. Além disso, comparou-se o sistema estático e sistema com agitação no mesmo processo reacional, e verificou-se que a agitação promove melhores resultados para o biodiesel sintetizado em ambas matérias primas utilizadas.