Η βιομηχανική βιοτεχνολογία χρησιμοποιεί ζωντανά κύτταρα ή ένζυμα για την παραγωγή βιομηχανικών προϊόντων και χημικών ουσιών. Μερικές φορές ονομάζεται λευκή βιοτεχνολογία. Παράγει ένζυμα για απορρυπαντικά, οργανικά οξέα για τρόφιμα και πλαστικά, αμινοξέα για ζωοτροφές και βιοκαύσιμα για μεταφορές. Παράγει επίσης εξειδικευμένες χημικές ουσίες που είναι δύσκολο ή ακριβό να παραχθούν με την παραδοσιακή χημεία.

Τα πλεονεκτήματα είναι περιβαλλοντικά. Οι βιολογικές διεργασίες εκτελούνται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και πιέσεις από τις χημικές διεργασίες, γεγονός που εξοικονομεί ενέργεια. Χρησιμοποιούν ανανεώσιμες πρώτες ύλες, όπως άμυλο καλαμποκιού, ζαχαροκάλαμο ή γεωργικά απόβλητα. Παράγουν λιγότερο επικίνδυνα απόβλητα. Μπορούν να αντικαταστήσουν τα προϊόντα με βάση το πετρέλαιο με βιολογικές εναλλακτικές λύσεις. Τα ένζυμα στο απορρυπαντικό πλυντηρίων ρούχων, για παράδειγμα, επιτρέπουν στο πλύσιμο των ρούχων σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, εξοικονομώντας ενέργεια σε εκατομμύρια σπίτια.

Οι προκλήσεις είναι οικονομικές. Οι βιολογικές διεργασίες μπορεί να είναι πιο αργές και ακριβότερες από τις χημικές. Τα προϊόντα πρέπει να ανταγωνίζονται σε τιμή με τις καθιερωμένες πετροχημικές εναλλακτικές λύσεις. Η κλιμάκωση είναι δύσκολη. Η μόλυνση αποτελεί διαρκή κίνδυνο. Και η πρώτη ύλη πρέπει να είναι οικονομικά προσιτή και βιώσιμη. Η χρήση καλλιεργειών τροφίμων για βιομηχανική παραγωγή εγείρει τις ίδιες ανησυχίες με τα βιοκαύσιμα πρώτης γενιάς.

Η βιομηχανική βιοτεχνολογία αναπτύσσεται. Εταιρείες όπως η Novozymes, η DSM και η BASF παράγουν ένζυμα και χημικά σε μεγάλη κλίμακα. Ο τομέας αποτελεί μέρος της ευρύτερης στροφής προς μια βιοοικονομία.