A biogyártás a folyamat elején kezdődik. Ez az a szakasz, ahol a sejteket tenyésztik és létrehozzák a terméket. A sejtek lehetnek baktériumok, élesztősejtek, rovarsejtek vagy emlőssejtek. Bioreaktorokban, szabályozott körülmények között tenyésztik őket. A cél a sejtsűrűség és a termékhozam maximalizálása. Minden további lépés attól függ, hogy mi történik itt.

A folyamat upstream feldolgozása több lépésből áll. A sejtvonal fejlesztése stabil, nagy termelésű sejtvonalat hoz létre. Az oltótenyészet a sejteket egy kis üvegcséből a termelő bioreaktor számára elegendő térfogatra tenyészti. A táptalaj optimalizálása biztosítja a sejtek számára szükséges tápanyagokat. A folyamatparamétereket, mint például a hőmérsékletet, a pH-t, az oldott oxigént és a táplálási stratégiát, szabályozzák a termelékenység maximalizálása érdekében. A termelő bioreaktor térfogata néhány litertől több ezer literig terjedhet.

Az expressziós rendszer megválasztása számít. A baktériumok gyorsak és olcsók, de nem képesek komplex poszttranszlációs módosításokra. Az élesztő módosíthatja a fehérjéket, de nem ugyanúgy, mint az emberi sejtek. Az emlőssejtek helyesen hajtogatott és módosított fehérjéket termelnek, de lassúak és drágák. Rovarsejteket használnak egyes vakcinák és fehérjék előállításához. A választás a terméktől függ.

A biológiai és a mérnöki folyamatok találkozása a folyamat felsőbb ágában történik. A körülmények apró változásai nagy hatással lehetnek a terményhozásra és a minőségre. Ez egy összetett, dinamikus folyamat, amely gondos megfigyelést és ellenőrzést igényel.