Bioreaktor to naczynie, które utrzymuje biologicznie aktywne środowisko. To w nim rosną komórki, zachodzą reakcje enzymatyczne i powstają produkty. Zapewnia on temperaturę, pH, tlen i składniki odżywcze niezbędne organizmom żywym. Zapewnia również mieszanie, dzięki czemu komórki i składniki odżywcze są równomiernie rozprowadzane. Bez bioreaktora bioprodukcja byłaby ograniczona do płytkich kolb i szalek Petriego.

Bioreaktory występują w wielu wersjach. Reaktory z mieszadłem są podstawowymi urządzeniami w branży. Wykorzystują one wirnik do mieszania hodowli. Reaktory powietrzne wykorzystują przepływ gazu do cyrkulacji cieczy. Reaktory ze złożem stałym utrzymują komórki lub enzymy w stałej matrycy. Bioreaktory membranowe w sposób ciągły oddzielają komórki od produktu. Wybór zależy od komórek, produktu i skali.

Skalowanie to najtrudniejsza część. Bioreaktor o pojemności 10 litrów zachowuje się inaczej niż bioreaktor o pojemności 10 000 litrów. Mieszanie trwa dłużej. Przenoszenie tlenu staje się ograniczone. Nagrzewa się. Inżynierowie wykorzystują modele obliczeniowe i instalacje pilotażowe, aby przewidzieć, jak proces będzie się zachowywał na dużą skalę. Nie zawsze jest to przewidywalne.

Bioreaktory są również wykorzystywane w oczyszczaniu odpadów, gdzie mikroby rozkładają zanieczyszczenia, oraz w inżynierii tkankowej, gdzie zapewniają kontrolowane środowisko do hodowli komórek w tkanki. Koncepcja zbiornika jest prosta. Inżynieria już nie.