Biotechnologia przemysłowa wykorzystuje żywe komórki lub enzymy do produkcji produktów przemysłowych i chemikaliów. Czasami nazywana jest białą biotechnologią. Wytwarza enzymy do detergentów, kwasy organiczne do żywności i tworzyw sztucznych, aminokwasy do pasz dla zwierząt oraz biopaliwa do transportu. Produkuje również specjalistyczne chemikalia, których produkcja tradycyjnymi metodami jest trudna lub kosztowna.

Mają one zalety środowiskowe. Procesy biologiczne przebiegają w niższych temperaturach i ciśnieniach niż procesy chemiczne, co pozwala oszczędzać energię. Wykorzystują surowce odnawialne, takie jak skrobia kukurydziana, trzcina cukrowa czy odpady rolnicze. Produkują mniej niebezpiecznych odpadów. Mogą zastąpić produkty ropopochodne alternatywnymi rozwiązaniami biopochodnymi. Na przykład enzymy zawarte w detergentach do prania pozwalają prać ubrania w niższych temperaturach, oszczędzając energię w milionach domów.

Wyzwania są natury ekonomicznej. Procesy biologiczne mogą być wolniejsze i droższe niż chemiczne. Produkty muszą konkurować cenowo z uznanymi alternatywami petrochemicznymi. Skalowanie jest trudne. Zanieczyszczenie stanowi stałe ryzyko. Surowce muszą być przystępne cenowo i zrównoważone. Wykorzystanie upraw żywnościowych do produkcji przemysłowej budzi te same obawy, co biopaliwa pierwszej generacji.

Biotechnologia przemysłowa rozwija się. Firmy takie jak Novozymes, DSM i BASF produkują enzymy i substancje chemiczne na dużą skalę. Dziedzina ta wpisuje się w szerszy proces przechodzenia na biogospodarkę.