Công nghệ sinh học sử dụng tế bào sống hoặc enzyme để sản xuất ra sản phẩm mong muốn. Nó là động lực của sản xuất sinh học. Các tế bào có thể là vi khuẩn sản xuất insulin, nấm men sản xuất ethanol, hoặc tế bào động vật có vú sản xuất kháng thể. Các enzyme có thể là amylase để sản xuất chất tẩy rửa hoặc cellulase để sản xuất nhiên liệu sinh học. Sản phẩm có thể là thuốc, thành phần thực phẩm, hóa chất hoặc nhiên liệu.

Các quá trình sinh học bao gồm nhiều thành phần. Chất xúc tác sinh học, có thể là tế bào hoặc enzyme, thực hiện công việc. Nguyên liệu đầu vào cung cấp nguyên liệu thô. Lò phản ứng sinh học cung cấp môi trường được kiểm soát. Quá trình xử lý sau đó tinh chế sản phẩm. Mỗi thành phần phải được tối ưu hóa về năng suất, chi phí và chất lượng. Những thay đổi nhỏ về nhiệt độ, độ pH hoặc nồng độ chất dinh dưỡng có thể gây ra những ảnh hưởng lớn.

Các quy trình sinh học thường bền vững hơn các quy trình hóa học. Chúng hoạt động ở nhiệt độ và áp suất thấp hơn, sử dụng nguyên liệu tái tạo và tạo ra ít chất thải nguy hại hơn. Tuy nhiên, chúng không tự động thân thiện với môi trường. Chúng tiêu thụ nước và năng lượng, và tạo ra sinh khối chất thải. Cần phân tích vòng đời để xác nhận những lợi ích này.

Lĩnh vực này đang phát triển mạnh mẽ khi các ngành công nghiệp tìm kiếm các giải pháp sinh học thay thế cho tổng hợp hóa học. Thách thức nằm ở quy mô và chi phí. Một quy trình hoạt động hiệu quả trong phòng thí nghiệm phải hoạt động được trong bể chứa 100.000 lít, một cách đáng tin cậy và tiết kiệm. Đó chính là vai trò của kỹ thuật công nghệ sinh học.