合成生物学设计并构建新的生物元件和系统。它将DNA视为编程语言，将细胞视为可编程的底盘。它不研究已存在的事物，而是创造不存在的事物。该领域融合了分子生物学、工程学、计算机科学和化学。它雄心勃勃、充满争议，并且发展迅猛。

这项工作涉及多种方法。标准化的DNA元件（称为生物砖）可以组装成基因回路。基因合成技术可以从头开始构建基因和基因组。代谢工程可以重定向细胞代谢以生产新的化合物。基因组编辑和合成技术可以创造出基因组最小化或经过重新设计的生物体。其目标是实现可预测性和可控性。

合成生物学已经创造出许多有用的成果。基因工程酵母可以生产青蒿酸，它是抗疟疾药物的前体。基因工程细菌可以生产生物燃料和生物塑料。基因工程细胞可以检测环境污染物，并通过荧光信号进行报告。合成基因回路在研究中用于研究基因调控，在医学中用于对免疫细胞进行编程。

该领域引发了诸多担忧。基因工程改造的生物体可能逃逸并破坏生态系统。合成病原体可能被用作武器。工程改造与创造生命之间的界限模糊不清。相关法规仍在完善之中。合成生物学威力强大，其后果将取决于如何对其进行有效监管。