生物制造利用生物系统进行工业规模的产品生产。胰岛素的生产、疫苗的制造、洗衣粉中酶的生成以及某些塑料和化学品的合成都是通过生物制造实现的。这些生物系统通常是经过基因工程改造的细菌、酵母或哺乳动物细胞。它们在大型培养罐中培养，补充营养，并被控制以生产所需的分子。

该工艺分为多个阶段。上游工艺制备细胞和培养基。发酵或细胞培养使细胞生长并生产产品。下游工艺纯化产品，去除细胞、碎片和杂质。每个阶段都必须精确控制。温度、pH值、氧气和营养水平都会影响产量。污染会导致价值数百万美元的批次产品报废。

生物制药是资本密集型产业。一座工厂的建设可能耗资数亿美元，耗时数年。此外，该行业受到严格监管。美国食品药品监督管理局（FDA）和欧洲药品管理局（EMA）制定了良好的生产规范标准。每一批产品都必须经过鉴别、纯度、效力和安全性测试。

随着越来越多的产品从化学合成转向生物生产，该领域正在蓬勃发展。挑战在于规模化。在一升烧瓶中行之有效的方法，也必须在1万升的罐中有效。但这并非总是易事。