Lò phản ứng sinh học là một thiết bị hỗ trợ môi trường hoạt động sinh học. Đây là nơi tế bào phát triển, enzyme phản ứng và sản phẩm được hình thành. Nó cung cấp nhiệt độ, độ pH, oxy và chất dinh dưỡng mà hệ thống sống cần. Nó cũng thực hiện quá trình khuấy trộn, đảm bảo tế bào và chất dinh dưỡng được phân bố đều. Nếu không có lò phản ứng sinh học, sản xuất sinh học sẽ bị giới hạn ở các bình thủy tinh nông và đĩa petri.

Các lò phản ứng sinh học có nhiều kiểu thiết kế khác nhau. Lò phản ứng khuấy trộn là loại phổ biến nhất trong ngành. Chúng sử dụng cánh khuấy để trộn môi trường nuôi cấy. Lò phản ứng nâng khí sử dụng dòng khí để tuần hoàn chất lỏng. Lò phản ứng dạng tầng chứa tế bào hoặc enzyme trong một ma trận cố định. Lò phản ứng sinh học màng liên tục tách tế bào khỏi sản phẩm. Việc lựa chọn loại lò phản ứng phụ thuộc vào loại tế bào, sản phẩm và quy mô thí nghiệm.

Mở rộng quy mô là phần khó khăn nhất. Một lò phản ứng sinh học 10 lít hoạt động khác với lò phản ứng 10.000 lít. Quá trình trộn mất nhiều thời gian hơn. Sự truyền oxy trở nên hạn chế. Nhiệt độ tăng cao. Các kỹ sư sử dụng mô hình tính toán và các nhà máy thí điểm để dự đoán quá trình sẽ hoạt động như thế nào ở quy mô lớn. Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng dự đoán được.

Các lò phản ứng sinh học cũng được sử dụng trong xử lý chất thải, nơi vi sinh vật phân hủy các chất gây ô nhiễm, và trong kỹ thuật mô, nơi chúng cung cấp môi trường được kiểm soát để nuôi cấy tế bào thành mô. Về mặt khái niệm, thiết bị này khá đơn giản. Nhưng kỹ thuật chế tạo thì không hề đơn giản.