基因工程是指重組DNA技術的產業化設計與應用，包括上游技術和下游技術兩大組成部分。上游技術指的是基因重組、克隆和表達的設計與構建（即重組DNA技術）；而下游技術則涉及到基因工程菌或細胞的大規模培養以及基因產物的分離純化過程。
基因工程是利用重組技術，在體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對各種生物的核酸（基因）進行改造和重新組合，然后導入微生物或真核細胞內進行無性繁殖，使重組基因在細胞內表達，產生出人類需要的基因產物，或者改造、創造新的生物類型。
從實質上講，基因工程的定義強調了外源DNA分子的新組合被引入到一種新的寄主生物中進行繁殖。這種DNA分子的新組合是按工程學的方法進行設計和操作的，這就賦予基因工程跨越天然物種屏障的能力，克服了固有的生物種間限制，擴大和帶來了定向創造生物的可能性，這是基因工程的最大特點。
基因工程包括把來自不同生物的基因同有自主復制能力的載體DNA在體外人工連接，構成新的重組的DNA，然后送到受體生物中去表達，從而產生遺傳物質和狀態的轉移和重新組合。
基因工程要素：包括外源DNA，載體分子，工具酶和受體細胞等。