生物製造利用生物系統進行工業規模的產品生產。胰島素的生產、疫苗的製造、洗衣粉中酵素的生成以及某些塑膠和化學品的合成都是透過生物製造來實現的。這些生物系統通常是經過基因工程改造的細菌、酵母菌或哺乳動物細胞。它們在大型培養罐中培養，補充營養，並被控制以生產所需的分子。

該工藝分為多個階段。上游製程製備細胞和培養基。發酵或細胞培養使細胞生長並生產產品。下游製程純化產品，去除細胞、碎片和雜質。每個階段都必須精確控制。溫度、pH值、氧氣和營養水平都會影響產量。污染會導致價值數百萬美元的批次產品報廢。

生物製藥是資本密集型產業。一座工廠的建設可能耗資數億美元，耗時數年。此外，該行業受到嚴格監管。美國食品藥物管理局（FDA）和歐洲藥品管理局（EMA）制定了良好的生產規範標準。每一批產品都必須經過鑑別、純度、效力和安全性測試。

隨著越來越多的產品從化學合成轉向生物生產，該領域正在蓬勃發展。挑戰在於規模化。在一公升燒瓶中行之有效的方法，也必須在1萬公升的罐子中有效。但這並非總是易事。