Sinh học tổng hợp thiết kế và chế tạo các bộ phận và hệ thống sinh học mới. Nó coi DNA như một ngôn ngữ lập trình và tế bào như một khung sườn có thể lập trình. Thay vì nghiên cứu những gì đã tồn tại, nó tạo ra những gì chưa có. Lĩnh vực này kết hợp sinh học phân tử, kỹ thuật, khoa học máy tính và hóa học. Nó đầy tham vọng, gây tranh cãi và đang phát triển nhanh chóng.

Công việc này bao gồm nhiều phương pháp tiếp cận. Các đoạn DNA tiêu chuẩn hóa, được gọi là BioBricks, có thể được lắp ráp thành các mạch di truyền. Tổng hợp gen cho phép xây dựng gen và bộ gen từ đầu. Kỹ thuật chuyển hóa điều chỉnh quá trình trao đổi chất của tế bào để sản xuất các hợp chất mới. Chỉnh sửa và tổng hợp bộ gen tạo ra các sinh vật có bộ gen tối thiểu hoặc được thiết kế lại. Mục tiêu là khả năng dự đoán và kiểm soát.

Công nghệ sinh học tổng hợp đã tạo ra nhiều thứ hữu ích. Nấm men biến đổi gen sản xuất axit artemisinin, tiền chất của thuốc chống sốt rét. Vi khuẩn biến đổi gen sản xuất nhiên liệu sinh học và nhựa sinh học. Tế bào biến đổi gen phát hiện các chất gây ô nhiễm môi trường và báo cáo chúng bằng tín hiệu huỳnh quang. Mạch gen tổng hợp được sử dụng trong nghiên cứu để tìm hiểu về điều hòa gen và trong y học để lập trình các tế bào miễn dịch.

Lĩnh vực này đang gây ra nhiều lo ngại. Các sinh vật được thiết kế có thể thoát ra ngoài và phá vỡ hệ sinh thái. Các mầm bệnh tổng hợp có thể được sử dụng làm vũ khí. Ranh giới giữa kỹ thuật và tạo ra sự sống rất mờ nhạt. Các quy định vẫn đang được cập nhật. Sinh học tổng hợp rất mạnh mẽ, và hậu quả của nó sẽ phụ thuộc vào cách thức quản lý.