जैव-विनिर्माण की शुरुआत प्रारंभिक प्रक्रिया से होती है। यह वह चरण है जहाँ कोशिकाओं को संवर्धित किया जाता है और उत्पाद का निर्माण होता है। ये कोशिकाएँ जीवाणु, खमीर, कीट कोशिकाएँ या स्तनधारी कोशिकाएँ हो सकती हैं। इन्हें नियंत्रित परिस्थितियों में जैव-रिएक्टरों में विकसित किया जाता है। लक्ष्य कोशिका घनत्व और उत्पाद की पैदावार को अधिकतम करना है। आगे की सारी प्रक्रिया इसी पर निर्भर करती है।

अपस्ट्रीम प्रोसेसिंग में कई चरण होते हैं। सेल लाइन डेवलपमेंट से एक स्थिर, उच्च-उत्पादन क्षमता वाली सेल लाइन तैयार होती है। सीड कल्चर से कोशिकाओं को एक छोटी शीशी से उत्पादन बायोरेक्टर के लिए पर्याप्त मात्रा में विकसित किया जाता है। मीडिया ऑप्टिमाइजेशन से कोशिकाओं को आवश्यक पोषक तत्व मिलते हैं। उत्पादकता को अधिकतम करने के लिए तापमान, पीएच, घुलित ऑक्सीजन और फीडिंग रणनीति जैसे प्रक्रिया मापदंडों को नियंत्रित किया जाता है। उत्पादन बायोरेक्टर का आकार कुछ लीटर से लेकर हजारों लीटर तक हो सकता है।

अभिव्यक्ति प्रणाली का चुनाव महत्वपूर्ण है। जीवाणु तेज़ और सस्ते होते हैं, लेकिन जटिल पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन नहीं कर सकते। खमीर प्रोटीन को संशोधित कर सकता है, लेकिन मानव कोशिकाओं की तरह नहीं। स्तनधारी कोशिकाएं सही ढंग से मुड़े हुए और संशोधित प्रोटीन का उत्पादन करती हैं, लेकिन ये धीमी और महंगी होती हैं। कुछ टीकों और प्रोटीनों के लिए कीट कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है। चुनाव उत्पाद पर निर्भर करता है।

अपस्ट्रीम प्रोसेसिंग वह चरण है जहाँ जीव विज्ञान और इंजीनियरिंग का संगम होता है। परिस्थितियों में छोटे-छोटे बदलाव भी उपज और गुणवत्ता पर व्यापक प्रभाव डाल सकते हैं। यह एक जटिल और गतिशील प्रक्रिया है जिसके लिए सावधानीपूर्वक निगरानी और नियंत्रण आवश्यक है।