Bioreaktor adalah wadah yang mendukung lingkungan yang aktif secara biologis. Di sinilah sel-sel tumbuh, enzim bereaksi, dan produk terbentuk. Bioreaktor menyediakan suhu, pH, oksigen, dan nutrisi yang dibutuhkan sistem kehidupan. Bioreaktor juga menyediakan pengadukan, sehingga sel dan nutrisi terdistribusi secara merata. Tanpa bioreaktor, biomanufaktur akan terbatas pada labu dangkal dan cawan petri.

Bioreaktor hadir dalam berbagai desain. Reaktor tangki berpengaduk adalah andalan industri. Reaktor ini menggunakan impeler untuk mencampur kultur. Reaktor airlift menggunakan aliran gas untuk mensirkulasikan cairan. Reaktor unggun terkemas menampung sel atau enzim dalam matriks tetap. Bioreaktor membran memisahkan sel dari produk secara terus menerus. Pilihan tergantung pada jenis sel, produk, dan skalanya.

Peningkatan skala adalah bagian yang sulit. Bioreaktor 10 liter berperilaku berbeda dari bioreaktor 10.000 liter. Pencampuran membutuhkan waktu lebih lama. Transfer oksigen menjadi faktor pembatas. Panas menumpuk. Para insinyur menggunakan model komputasi dan pabrik percontohan untuk memprediksi bagaimana suatu proses akan berperilaku pada skala besar. Namun, hal itu tidak selalu dapat diprediksi.

Bioreaktor juga digunakan dalam pengolahan limbah, di mana mikroba menguraikan polutan, dan dalam rekayasa jaringan, di mana bioreaktor menyediakan lingkungan terkontrol untuk menumbuhkan sel menjadi jaringan. Konsep bejana ini sederhana. Namun, rekayasanya tidak.