生物工程(Biological Engineering)是一個跨學科領域，專注于應用工程原理來分析生物系統，並促進人類生活。它結合了生物、化學、物理、資訊工程、醫學、藥學、化工、材料、電子、光電及微機電技術，應用包括以操作基因和蛋白質為主軸的研究，如人工胰島素、生長激素、新疫苗、藥物和基因治療等。
大部分美國的生物工程都會把生物技術的觸角延伸到農業或食品業，開發新型態的農業生產和加工，以及研究食品生產、加工、包裝、運輸，或食品安全，因此大部分專業的名稱皆為農業和生物工程(Agricultural and Biological Engineering)或食品、農業和生物工程(Food, Agricultural and Biological Engineering)。
生物工程與生醫工程(Biomedical Engineering或Bioengineering)相關，也很容易搞混。事實上也是有些研究或課程重疊，不過生醫工程的重點在"醫"，不在"物"，也就是將生物及工程技術應用在開發新的醫療設備，用於診斷和治療，以及模擬生理系統。
生物科技的基礎課程包括生物學、微生物學、植物生理學、動物生理學、普通化學、有機化學，而核心課程有生物化學、分子生物學、細胞生物學、遺傳學、生物技術等。
生物工程的研究領域大致包含生物工程(Biological Engineering)、環境工程(Environmental Engineering)、食品和生物加工工程(Food and Bioprocessing Engineering)、工業生物技術(Industrial Biotechnology)、精密農業(Precision Agriculture)。
生物工程重點課題包括分子生物工程、核酸工程應用、微生物燃料電池、能源系統工程等。分子生物工程開發生物感測器，和微流控晶片技術，用於檢測病原體，毒素和臨床相關標記物。感測器的應用將用於臨床診斷，食品安全，環境保護或生物安全。
其中，微流控晶片是生物晶片的一類，把生物、化學、醫學分析過程的樣品製備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的晶片上，類似一個縮小版的檢測實驗室，可以自動完成分析的全過程，是近期中外各產學界急欲投入的一項新興研究領域。
核酸工程應用將工程整合至奈米材料，並實現應用，課題包括藥物遞送、分子感應、無細胞蛋白質生產、蛋白質工程，和基於奈米顆粒的光電器件。微生物燃料電池使用自然界細菌及模擬細菌交互作用產生電流，也就是藉由微生物的催化作用，將化學能轉換成電能。能源系統工程用系統的手法探索未來需求的能源。
環境工程應用工程原理、生物學，化學和土壤科學來解決環境開發的問題，並改善環境品質。研究課題包括空氣品質、農業粉塵，氣體和氣味、生態工程、水文，灌溉、牲畜廢物和氣味控制、水土流失，水資源，和水質模型，最終目標是改善和保護全世界的水資源和生態系統。
食品和生物加工工程研究反應器設計，和生物過程中的運輸現象(例如能量傳輸、流體流動)，研究課題包括食品、化學品和藥品的加工、生物分離、脂類 - 碳水化合物聚合物的化學合成、連續式發酵等。該領域也聚焦食品安全，包括開發食品工藝的定量模型，例如在各種加熱模式(如微波或紅外線)下的油炸和肉類烹飪，目的是提高其安全性和品質、檢測和鑒定食品和食品提取物中病原體的研究。
工業生物技術是利用酶，微生物和植物來產生一系列生化反應，以進行工業品的生產加工技術，包括工業發酵、使用微生物例如細胞，或細胞成分例如酶，以產生工業上有用的產品，例如化學品、食品和飼料、洗滌劑、紙和紙漿、紡織品，和生物燃料。
精密農業應用工程原理來改進傳統農業機械系統，採用最先進的技術，來提高生產力，研究包括用於檢測/評估農作物健康的深度學習和大資料分析、農業無人機系統、農業生產系統自動化、農業機械及機器設計和測試等。
