生物製程利用活細胞或酵素來生產所需產品，是生物製造的核心。這些細胞可以是生產胰島素的細菌、生產乙醇的酵母，或是生產抗體的哺乳動物細胞。這些酶可以是用於生產洗滌劑的澱粉酶，或是用於生產生物燃料的纖維素酶。最終產品可以是藥物、食品配料、化學物質或燃料。

生物工藝包含多個組成部分。生物催化劑（無論是細胞或酵素）負責催化反應。原料提供原料。生物反應器提供可控的反應環境。下游製程對產物進行純化。每個組成部分都必須針對產量、成本和品質進行最佳化。溫度、pH值或營養濃度的微小變化都可能產生顯著影響。

生物製程通常比化學製程更具永續性。它們在較低的溫度和壓力下運行，使用可再生原料，並且產生的有害廢物更少。但它們並非天生就是綠色的。它們會消耗水和能源，並產生廢棄生物質。需要進行生命週期分析來證實其好處。

隨著各行業尋求化學合成的生物替代方案，生物製程工程領域正在蓬勃發展。挑戰在於規模和成本。一個在實驗室中行之有效的工藝，必須在10萬公升的反應器中也能可靠且經濟地運作。這正是生物製程工程的價值。