是利用微生物的某种特定功能，通过现代化工程技术手段产生有用物质或直接地把微生物应用于工业化生产的一种技术体系。内容包括：选育优良的菌种；微生物菌体的生产；微生物初级和次级代谢产物的发酵生产；微生物对某些化学物质的修饰和改造，矿物资源的微生物浸提及微生物对有毒物质的分解等。可以概括为发酵和提纯两大部分。发酵部分也称发酵工程，它包括：优良生产菌种的选育，培养基的选择和灭菌，空气的除菌过滤，氧的传递，溶解和吸收，发酵过程中杂菌污染的防治，发酵过程的自动控制等内容。提纯部分也称后处理，它包括：离心、过滤、离子交换、电渗析、逆渗透、凝胶过滤、溶媒萃取蒸发、蒸馏、结晶、干燥等工艺操作，以及工艺操作过程的自动控制等内容。
微生物工程有很多优点。微生物种类繁多，拥有各种酶，且繁殖速度快，代谢能力强，容易通过人工诱变获得优良的生产菌种，或通过基因工程创造新的生产菌种，催化各种生物化学反应，生产出多种多样的产品。微生物工程被广泛应用于医药、食品、化工等产品的生产和能源、环境保护及国防等领域。目前在世界上，以美国微生物工业规模最大，产值最高，大规模生产的产品已有100多种。我国的微生物工业近年来也有很大发展，微生物工业年总产值约占工、农业年总产值的1％。
基因治疗技术和基因医药工程
基因治疗技术是从识别、分离致病基因入手，为患者植入健康基因或替换有缺陷的基因，从而治愈疾病的治疗技术。任何疾病的产生，都是由于基因缺损或基因突变的缘故；而遗传病又是患者至少有一个缺损基因所致。例如对于ADA综合征即缺少腺甙脱氨酶的患者，常规疗法是移植异体骨髓，疗效不稳定。基因疗法是把能激发细胞活力、产生大量腺甙脱氨酶的健康基因直接植入患者骨髓，替换缺损基因。基因疗法在治疗多种遗传病中获得了不同程度的疗效，但是受益者只限于患者本人。为了从根本上杜绝遗传病，美国正在研究生殖细胞基因疗法，变换生殖细胞的基因，定向培育特定的优生人种。
基因医药工程是应用现代基因工程技术研制新药物的技术。基因医药工程是在“细菌工厂”
里进行的，按照人的愿望，将不同基因转移到细菌体内，拼接合成。1977年11月，美国加州国立医学中心的板包等人，首先用合成基因在“细菌工厂”里生产出生长抑素，可以用来治疗急性胰腺炎、糖尿病等疾患。从此，基因医药工程的研究，在各国迅速开展起来。1981年基因医药工程制品从实验室走向商品生产。幼畜腹泻疫苗、人胰岛素等先后投放市场。人血清蛋白、谷胱甘肽等也正式投产。人生长素、乙型肝炎疫苗、干扰素、尿激酶等药物进入试生产或临床试验阶段。我国基因医药工程研究也取得巨大成就。1982年初，上海生物化学研究所将乙肝病毒基因转移到大肠杆菌中获得了成功的表达。1984年上海细胞生物学研究所在大肠杆菌中高效表达胰岛素获得成功，超过国外水平。
试管婴儿
是用人工方法在人体外结合受精卵长成的婴儿。用腹腔镜从卵巢取出成熟卵子，在无菌条件下使精卵在试管结合，并在人造环境下分裂、发育，然后将胚胎移入母亲的子宫，新生命就在子宫内发育成长至分娩。采用这项技术培养、出生的婴儿叫“试管婴儿”。1978年7月25日，在英国奥德海姆总医院，经剖腹产分娩一体重为2608克的正常成熟女婴。这就是世界上第一例试管婴儿路易斯·布朗。她的诞生是英国产科医师斯蒂普托和剑桥大学生理学家爱德华密切合作，经过12年研究的结果。继路易斯·布朗之后，在印度、苏格兰、澳大利亚、美国等国家和地区，又有一批试管婴儿诞生。1980年已有试管双生儿的报道。到1983年底，全世界已有250个试管婴儿降临人世。1988年3月9日，我国第一例试管婴儿在北京诞生。
培育试管婴儿包括体外受精及胚胎移植两个主要步骤。获得成功的关键：一是要收集到成熟的卵细胞以供体外受精之用；二是要选择适当的时期，将发育到一定阶段的人胚胎移回子宫，使之获得营养继续发育。目前体外受精的成功率已达70％左右。而胚胎移植较难成功，因为难以做到使试管内胚胎发育与子宫内膜的变化同步化，适时而恰到好处地把胚胎移入子宫。试管婴儿的成功，为不育夫妇带来了福音，为用免疫法干扰受精过程、实行计划生育开辟了新的途径，也为研究遗传病、开展优生优育、提高人口质量提供了可能。
生物净化
是指人类活动中把大量的污染物质排放到环境中，通过生物活动对污染物质的附着、吸收、富集和降解作用，使污染物质解毒和浓度降低的过程。在生物净化过程中，植物、微生物与动物相比，起着更大的作用。生物生活在由大气、水和土壤构成的物质环境之中。生物与环境的关系，是建立在能量流动和物质循环的生物学过程中。首先，绿色植物不断从土壤中吸收水分和无机盐类，从空气中吸收二氧化碳进行光合作用，将太阳能转化为生物化学能，作为动物的食物，从而将能量转送到动物体中。植物和动物的死体与排泄物被微生物分解，再还原为无机物质，重新回到环境中被植物吸收利用。自然界这两个工厂，即合成工厂和分解工厂，是地球物质循环的基础。
生物净化在环境保护中的作用是十分明显的。但是，某些生物富集、吸收和附着有毒物质的能力很强，而动物以植物为食物，人类又以动植物为食物，因此，这类有毒物质经过动植物又归进到人体，毒害人类。不仅如此，这些有毒物质还会随食物链的延伸而增大。因此，利用生物来净化环境，必须注意食物链的延伸对人类的影响。
生物技术
运用分子生物学、细胞生物学、生物化学、生物物理学、生物信息学等手段，研究、设计、改造生命系统，以改良生物乃至创造新的生物品种，或者运用生物体系与工程学相结合的手段，生产人类所需的产品和提供人类所需服务的综合性高新技术。它包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程和蛋白质工程等。
生物工程药物
利用现代生物技术的方法所生产的用于人类疾病的治疗、预防、诊断的药物。这些药物包括多肽、酶和蛋白质类药物，各种细胞因子、基因工程疫苗、基因工程抗体等。
生物芯片
能对生物分子进行快速并行处理和分析的、体积微小的固体薄型器件，主要包括基因芯片、蛋白质芯片等。生物芯片是一项综合性高技术，涉及生物、化学、医学、物理、材料、微电子技术、生物信息、精密仪器等领域，在疾病诊断、新药筛选、药理药效学研究和基因多态性分析等方面有着广泛的应用前景。
基因组学
一门从整体水平上研究一个物种所有遗传信息的结构与功能的新兴学科。基因组学集中体现了当今高新技术对生命科学研究和开发的推动作用。随着人类基因组“工作框架图”的完成，基因组学在宏观上正向基因组多样性、比较基因等有关生物起源和进化的领域逐步深入。
克隆
通过无性繁殖的方法复制生物体。即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系中每个细胞的基因彼此是相同的。克隆技术不仅复制生命，更重要的是可为基因功能定位、遗传疾病早期诊断和防治、组织和器官修补、衰老和长寿研究、拯救濒危动物、揭示生命奥秘、转基因和基因表达、制造组织和器官等领域开拓新途径。
转基因食品
科学家在实验室中，把动植物的基因加以改变，再制造出具备新特征的食品种类。所有生物的DNA上都写有遗传基因，它们是建构和维持生命的化学信息。通过修改基因，科学家们就能够改变一个有机体的部分或全部特征。世界上第一种转基因食品是1993年投放美国市场的西红柿。到目前为止，这种技术仍然处于起步阶段，并且没有一种含有从其他动植物上种植基因的食物，实现了大规模的经济培植。同时许多人坚持认为，这种技术培育出来的食物是“不自然的”。