生物反應器是一種能夠維持生物活性環境的容器。細胞在生物反應器中生長，酵素發生反應，並產生產物。它提供生物系統所需的溫度、pH值、氧氣和營養物質。此外，它還能進行混合，使細胞和營養素均勻分佈。如果沒有生物反應器，生物製造將只能局限於淺燒瓶和培養皿。

生物反應器有多種設計。攪拌釜式反應器是工業生產中的主力軍，它利用葉輪攪拌培養液。氣升式反應器利用氣體流動循環液體。填充床反應器將細胞或酵素固定在固定基質中。膜生物反應器則可連續地將細胞與產物分離。具體選擇取決於細胞種類、產物種類和生產規模。

規模化是困難點。 10公升的生物反應器和1萬公升的生物反應器運作截然不同。混合時間更長，氧氣傳遞成為限制因素，熱量也會累積。工程師利用計算模型和中試裝置來預測製程在規模化生產中的運作。但預測並非總是準確的。

生物反應器也用於廢棄物處理，利用微生物分解污染物；也用於組織工程，為細胞培養成組織提供可控環境。這種容器的概念很簡單，但其工程設計卻很複雜。