Lò phản ứng sinh học tạo ra một dung dịch chứa đầy tế bào, chất dinh dưỡng và sản phẩm mong muốn. Sản phẩm đó có thể là một loại protein, kháng thể hoặc một phân tử nhỏ. Nó chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong tổng thể tích. Quá trình xử lý tiếp theo sẽ tách và tinh chế sản phẩm đó. Đây là một phần của sản xuất sinh học biến dung dịch sinh học hỗn hợp thành sản phẩm có thể sử dụng được.

Các bước thực hiện khác nhau tùy thuộc vào sản phẩm nhưng nhìn chung đều tuân theo trình tự sau. Bước thu hồi tách các tế bào ra khỏi chất lỏng, thường bằng phương pháp ly tâm hoặc lọc. Bước cô đặc làm giảm thể tích. Bước tinh chế sử dụng phương pháp sắc ký để tách sản phẩm khỏi tạp chất. Bước đánh bóng loại bỏ các chất gây ô nhiễm vi lượng. Bước pha chế ổn định sản phẩm để bảo quản và vận chuyển. Mỗi bước phải được kiểm định để đảm bảo tính nhất quán.

Công đoạn xử lý sau sản xuất rất tốn kém. Nó có thể chiếm từ 60 đến 80% tổng chi phí sản xuất. Đây cũng là nơi xảy ra hầu hết các lỗi. Một bước tinh chế hoạt động tốt trong phòng thí nghiệm có thể không hoạt động được ở quy mô lớn. Một dung dịch đệm rẻ ở thể tích nhỏ có thể trở nên quá đắt ở thể tích lớn. Một sản phẩm ổn định trong một tuần có thể bị suy giảm chất lượng sau một tháng.

Mục tiêu là độ tinh khiết, năng suất và khả năng tái tạo. Năng suất cao của sản phẩm không tinh khiết là vô ích. Sản phẩm tinh khiết với năng suất thấp thì không khả thi về mặt kinh tế. Quá trình xử lý sau đó là một sự cân bằng, và đó là nơi các kỹ sư công nghệ sinh học thể hiện năng lực của mình.