是利用微生物的某種特定功能，通過現代化工程技術手段產生有用物質或直接地把微生物應用於工業化生產的一種技術體係。內容包括：選育優良的菌種；微生物菌體的生產；微生物初級和次級代謝產物的發酵生產；微生物對某些化學物質的修飾和改造，礦物資源的微生物浸提及微生物對有毒物質的分解等。可以概括為發酵和提純兩大部分。發酵部分也稱發酵工程，它包括：優良生產菌種的選育，培養基的選擇和滅菌，空氣的除菌過濾，氧的傳遞，溶解和吸收，發酵過程中雜菌汙染的防治，發酵過程的自動控製等內容。提純部分也稱後處理，它包括：離心、過濾、離子交換、電滲析、逆滲透、凝膠過濾、溶媒萃取蒸發、蒸餾、結晶、幹燥等工藝操作，以及工藝操作過程的自動控製等內容。
微生物工程有很多優點。微生物種類繁多，擁有各種酶，且繁殖速度快，代謝能力強，容易通過人工誘變獲得優良的生產菌種，或通過基因工程創造新的生產菌種，催化各種生物化學反應，生產出多種多樣的產品。微生物工程被廣泛應用於醫藥、食品、化工等產品的生產和能源、環境保護及國防等領域。目前在世界上，以美國微生物工業規模最大，產值最高，大規模生產的產品已有100多種。我國的微生物工業近年來也有很大發展，微生物工業年總產值約占工、農業年總產值的1％。
基因治療技術和基因醫藥工程
基因治療技術是從識別、分離致病基因入手，為患者植入健康基因或替換有缺陷的基因，從而治愈疾病的治療技術。任何疾病的產生，都是由於基因缺損或基因突變的緣故；而遺傳病又是患者至少有一個缺損基因所致。例如對於ADA綜合征即缺少腺甙脫氨酶的患者，常規療法是移植異體骨髓，療效不穩定。基因療法是把能激發細胞活力、產生大量腺甙脫氨酶的健康基因直接植入患者骨髓，替換缺損基因。基因療法在治療多種遺傳病中獲得了不同程度的療效，但是受益者隻限於患者本人。為了從根本上杜絕遺傳病，美國正在研究生殖細胞基因療法，變換生殖細胞的基因，定向培育特定的優生人種。
基因醫藥工程是應用現代基因工程技術研製新藥物的技術。基因醫藥工程是在“細菌工廠”
裏進行的，按照人的願望，將不同基因轉移到細菌體內，拚接合成。1977年11月，美國加州國立醫學中心的板包等人，首先用合成基因在“細菌工廠”裏生產出生長抑素，可以用來治療急性胰腺炎、糖尿病等疾患。從此，基因醫藥工程的研究，在各國迅速開展起來。1981年基因醫藥工程製品從實驗室走向商品生產。幼畜腹瀉疫苗、人胰島素等先後投放市場。人血清蛋白、穀胱甘肽等也正式投產。人生長素、乙型肝炎疫苗、幹擾素、尿激酶等藥物進入試生產或臨床試驗階段。我國基因醫藥工程研究也取得巨大成就。1982年初，上海生物化學研究所將乙肝病毒基因轉移到大腸杆菌中獲得了成功的表達。1984年上海細胞生物學研究所在大腸杆菌中高效表達胰島素獲得成功，超過國外水平。
試管嬰兒
是用人工方法在人體外結合受精卵長成的嬰兒。用腹腔鏡從卵巢取出成熟卵子，在無菌條件下使精卵在試管結合，並在人造環境下分裂、發育，然後將胚胎移入母親的子宮，新生命就在子宮內發育成長至分娩。采用這項技術培養、出生的嬰兒叫“試管嬰兒”。1978年7月25日，在英國奧德海姆總醫院，經剖腹產分娩一體重為2608克的正常成熟女嬰。這就是世界上第一例試管嬰兒路易斯·布朗。她的誕生是英國產科醫師斯蒂普托和劍橋大學生理學家愛德華密切合作，經過12年研究的結果。繼路易斯·布朗之後，在印度、蘇格蘭、澳大利亞、美國等國家和地區，又有一批試管嬰兒誕生。1980年已有試管雙生兒的報道。到1983年底，全世界已有250個試管嬰兒降臨人世。1988年3月9日，我國第一例試管嬰兒在北京誕生。
培育試管嬰兒包括體外受精及胚胎移植兩個主要步驟。獲得成功的關鍵：一是要收集到成熟的卵細胞以供體外受精之用；二是要選擇適當的時期，將發育到一定階段的人胚胎移回子宮，使之獲得營養繼續發育。目前體外受精的成功率已達70％左右。而胚胎移植較難成功，因為難以做到使試管內胚胎發育與子宮內膜的變化同步化，適時而恰到好處地把胚胎移入子宮。試管嬰兒的成功，為不育夫婦帶來了福音，為用免疫法幹擾受精過程、實行計劃生育開辟了新的途徑，也為研究遺傳病、開展優生優育、提高人口質量提供了可能。