Biyoreaktör, biyolojik olarak aktif bir ortamı destekleyen bir kaptır. Hücrelerin büyüdüğü, enzimlerin reaksiyona girdiği ve ürünlerin oluştuğu yerdir. Canlı sistemlerin ihtiyaç duyduğu sıcaklığı, pH'ı, oksijeni ve besinleri sağlar. Ayrıca, hücrelerin ve besin maddelerinin eşit şekilde dağılmasını sağlamak için karıştırma işlemini de gerçekleştirir. Biyoreaktör olmadan, biyolojik üretim sığ şişeler ve petri kaplarıyla sınırlı kalırdı.

Biyoreaktörler birçok farklı tasarıma sahiptir. Karıştırıcılı tank reaktörleri, endüstrinin en çok kullanılanlarıdır. Kültürü karıştırmak için bir pervane kullanırlar. Hava kaldırmalı reaktörler, sıvıyı dolaştırmak için gaz akışı kullanır. Dolgulu yataklı reaktörler, hücreleri veya enzimleri sabit bir matriste tutar. Membran biyoreaktörler, hücreleri üründen sürekli olarak ayırır. Seçim, hücrelere, ürüne ve ölçeğe bağlıdır.

Ölçek büyütme en zor kısım. 10 litrelik bir biyoreaktör, 10.000 litrelik bir biyoreaktörden farklı davranır. Karıştırma daha uzun sürer. Oksijen transferi sınırlayıcı hale gelir. Isı birikir. Mühendisler, bir sürecin ölçekte nasıl davranacağını tahmin etmek için hesaplamalı modeller ve pilot tesisler kullanırlar. Bu her zaman tahmin edilebilir değildir.

Biyoreaktörler ayrıca atık arıtımında, mikroorganizmaların kirleticileri parçaladığı alanlarda ve doku mühendisliğinde, hücrelerin dokulara dönüşmesi için kontrollü bir ortam sağladıkları alanlarda da kullanılır. Kabın yapısı kavramsal olarak basittir. Ancak mühendislik kısmı karmaşıktır.