合成生物学是一门新兴的前沿交叉学科。它是以生命科学为理论指导，结合工程学的设计、基因合成以及基因组（染色体）改造以及人造细胞的合成，从分子模块到细胞和组织的复杂生物工程学科。包含了分子生物学、遗传学、微生物学、计算机科学和自动化工程学等许多领域。
合成生物学主要从两个方向上进行研究：一是从简单到复杂，从最简单的分子到生物大分子、简单的生命如病毒，再到复杂的人造细胞甚至人造组织和器官。利用简单的非生命物质构建生命体。另一个方向是从复杂到简单。从复杂的生命系统中分离或者改造其中的一部分，替换或者剥离生命体的各个组成元件，进而研究组成生命体的核心和最重要的元件和组分。无论是那种方法，其最终的意愿是想达到人类创造或者改造生命体的能力。