1972年，保羅·伯格和他在史丹佛大學的同事們將一種猴病毒的DNA與一種細菌的DNA結合，這是第一個重組DNA分子。這項成就開啟了基因工程時代。 1973年，史丹利·科恩和赫伯特·博耶將重組質粒插入大腸桿菌，並證明其能夠複製。分子生物學的工具至此就緒。

重組DNA是透過將來自不同來源的DNA連接起來而形成的。限制性內切酶在特定序列處切割DNA，連接酶則將切割後的片段連接起來。由此產生的分子可以導入宿主細胞，並在宿主細胞內複製和表達其攜帶的基因。這項技術是基因克隆、蛋白質生產和基因治療的基礎。

重組DNA技術已經徹底改變了醫學和農業。由重組細菌生產的人類胰島素取代了從豬和牛胰腺中提取的胰島素。生長激素、凝血因子和疫苗也採用同樣的方法生產。基因改造作物攜帶重組基因，具有抗蟲害和耐除草劑的特性。基因療法則是利用重組DNA或RNA來矯正遺傳缺陷。

這項技術從一開始就引發了人們的擔憂。 1975 年的阿西洛馬會議制定了重組生物體安全操作指南。這些指南後來演變為如今規範實驗室的生物安全法規。正是因為安全問題得到了重視，科學才得以進步。