合成生物学是一门以工程学思想为指导、多学科结合的新兴领域，以“人工设计与编写基因组”为核心，可针对特定需求从工程学角度设计构建元器件或模块。通过一系列重新设计与技术改造生物体或细胞以使其具有新的能力，在此过程中设计与构建一系列新的标准化的生物元件、组件与系统，以实现理想的生物制造能力。合成生物学的本质是让细胞为人类工作生产想要的物质。 　　合成生物学区别于传统生命科学的核心特征在于其“工程学本质”，主要体现在其工程化的两大方向： 　　1）Top-down：应用基因工程和代谢工程等技术，将全新功能引入活细胞等生命体；也包括在此基础上设计组装的生物非生物混合系统——“自上而下”地“改造生命”；2）Bottom-up：体外合成全新生命系统，如人工细胞等——“自下而上”地“创造生命”； 　　广义上讲，合成生物学还包括了任何对生命有机体关键要素的创新应用，如酶催化合成（催化单元）、无细胞合成（转录和翻译系统）、DNA存储（遗传密码）等。