现代生物技术包含了多种前沿领域，如基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。20世纪末期，随着计算生物学、化学生物学与合成生物学的兴起，生物技术进一步发展为系统生物技术，包括生物信息技术、纳米生物技术和合成生物技术。
基因工程的核心是通过基因操作，按照人类需求设计并创造出具有新性状的生物品种。1973年，斯坦福大学的科恩教授首次成功实现了基因重组，将两种抗药基因“拼接”到一个质粒中，开启了基因工程的大门。DNA重组技术是基因工程的核心，它涉及目的基因的获取、载体的选择和工具酶的使用，如限制性内切酶和DNA连接酶，这些工具使科学家能精确操控基因。
细胞工程则是利用细胞生物学原理进行遗传操作，如细胞培养技术为细胞工程提供了基础。细胞工程包括染色体工程、细胞质工程和细胞融合，如植物细胞培养用于组织再生和动物细胞培养用于克隆研究。核移植技术是细胞工程中的一个突破，它通过将细胞核移植到无核细胞中，实现了无性繁殖和保持品种特性的目标。
酶工程结合酶学理论与化工技术，通过生产酶来满足人类需求，包括酶的生产、应用和固定化技术的改进。发酵工程则利用微生物的代谢功能大规模生产各种产品，如药物、食品和化工原料。蛋白质工程是生物技术的最新进展，它旨在设计和合成自然界不存在的新型蛋白质，为人类生活带来革新。
生物技术（biotechnology）也译成生物工程，生物学研究与应用的技术方面，包括，基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程，现代生物技术发展到高通量组学（omics）芯片技术、基因与基因组人工设计与合成生物学等系统生物技术。