Bioproces využívá živé buňky nebo enzymy k výrobě požadovaného produktu. Je to motor biovýroby. Buňkami mohou být bakterie produkující inzulín, kvasinky produkující etanol nebo savčí buňky produkující protilátky. Enzymy mohou být amylázy pro detergenty nebo celulázy pro biopaliva. Produktem může být léčivo, potravinářská složka, chemikálie nebo palivo.

Bioprocesy mají několik složek. Biokatalyzátor, ať už buňky nebo enzymy, vykonává práci. Vstupní surovina poskytuje materiál. Bioreaktor zajišťuje kontrolované prostředí. Následný proces čistí produkt. Každá složka musí být optimalizována z hlediska výtěžku, nákladů a kvality. Malé změny teploty, pH nebo koncentrace živin mohou mít velký dopad.

Bioprocesy jsou často udržitelnější než chemické procesy. Probíhají za nižších teplot a tlaků, využívají obnovitelné suroviny a produkují méně nebezpečného odpadu. Nejsou však automaticky ekologické. Spotřebovávají vodu a energii a produkují odpadní biomasu. Pro potvrzení jejich přínosů je nutná analýza životního cyklu.

Tato oblast se rozvíjí, protože průmyslová odvětví hledají biologické alternativy k chemické syntéze. Výzvou je rozsah a náklady. Proces, který funguje v laboratoři, musí fungovat spolehlivě a ekonomicky ve 100 000litrové nádrži. Právě zde se bioprocesní inženýrství uplatňuje.