基因工程是用人為的方法將所需的某一供體生物的遺傳物質DNA分子提取出來，在離體條件下切割後，把它與作為載體的DNA分子連接起來，然後導入某一受體細胞中，讓外來的遺傳物質在其中進行正常的複製和表達，從而獲得新物種的一種嶄新的育種技術。
1.基因工程的主要過程
目標基因可以從酶切的供體細胞染色體碎片中獲得，或首先提取目標產物的mRNA，然後將其反轉錄合成cDNA而得，或從目標蛋白的氨基酸順序推測出基因的堿基順序，人工合成DNA片段。
將目標基因的兩端和載體DNA的兩端用特定的核酸內切酶酶切後，讓它們連接成環狀的重組DNA。因為這是在細胞外進行的基因重組過程，所以，有人將基因工程又稱為體外重組DNA技術。
以質粒為載體的重組體DNA可以通轉化進入受體細胞，而用噬菌體為載體的重組DNA可以通過轉導或轉染進入受體細胞。重組DNA在受體細胞中將自主複製擴增。多拷貝的重組DNA將有利於積累更多的目標產物。
雖然基因工程的操作有著非常強的方向性，但是，最終獲得的並非是目標重組體的純培養物，因為還有許多其他的細胞存在，如：目標基因可能沒有被重組、重組的目標基因可能是反向的、重組DNA無法穩定存在於受體細胞中等。所以，篩選仍然是基因工程育種工作中的重要內容。因為在載體DNA中可以較容易地設置多種特定遺傳標記（如藥物抗性標記），因此篩選工作的目標性和有效性很高，是其他育種工作所無法比擬的。
2.基因工程的應用
目前，基因工程的應用已不隻是實驗室中的研究，而是有大量基因工程產品已經商品化生產。微生物的育種已進入了嶄新的革命時代。
20世紀70年代出現的基因工程不同於傳統的育種方法，該法所創造的新物種是自然演化中不可能發生的組合。這是一種自覺的、能像工程一樣事先設計和控製的育種技術，可以完成超遠緣雜交，是最新最有前途的育種方法。然而，基因工程的應用仍有很大的局限性，目前，基因工程產品主要還是一些較短的多肽和小分子蛋白質。因為基因工程的實施首先需要對生物的基因結構和順序有充足的認識，而我們對基因的了解還十分有限，蛋白質類以外的發酵產物(如糖類、有機酸、核苷酸及次級代謝產物)產生往往受到多個基因的控製，尤其是還有許多發酵產物的代謝途徑還沒有被確證，所以，對於這些產物，基因工程(包括代謝工程)還難以完全取代傳統的菌種選育方法。
目前，我們已可以通過基因工程手段，將已知的控製產物的調控基因進行改造，或將有關的調控基因或有關代謝途徑中的酶的基因導入菌體，也可以加強代謝途徑中有關酶的表達，以提高發酵產量或生產新產品，這就是所謂的代謝工程。
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