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美国化学学会在世纪之交2000年提出，合成生物学是基于系统生物学的遗传工程和工程方法的人工生物系统，将工程学的原理应用于生物技术领域，从基因片段分子、基因调控网络与信号传导路径到细胞的人工设计与合成，让它们像电路一样运行。凝练一下，合成生物学就是对自然界中不存在的生物元件或者生物系统的设计和组装，以及对现有生物系统的重新设计或建造。再精练就是“将生命系统工程化的技术”。麦肯锡公司曾在2020年预测：在未来的10～20年内，有4万亿美元的经济价值将由合成生物学主导创造，全球60%的产品可以采用生物法重新生产。
合成生物学的三大底层技术简称“读、写、改”，即基因测序——读出信息、基因合成——写入信息、基因编辑——改变信息。技术的进步推动了产业的发展。在基因测序方面，在20世纪90年代，以获得人类完整基因组信息为目标的“人类基因组计划”耗资30亿美金。而在2023年，华大智造宣称可以将单人基因组测序价格降至100美元以下。只需要花费约700元人民币，个人就可以了解自己的基因组情况，如是否有肥胖基因、糖尿病基因，甚至遗传病和癌症基因。在基因合成方面，由于其无需模板，不受基因来源限制，因此不需要接触真实的生物。在新冠疫情发生时，科学家们只需在数据库中检索新冠病毒的基因，就能将其合成，无须承担巨大风险去接触完整病毒。在基因编辑方面，获得诺贝尔化学奖的技术CRISPR—Cas9降低了基因编辑的操作难度，提升了编辑效率，相关研究人员宣称甚至高中生经过简单的培训也可编辑基因。随着三大底层技术的实现难度和成本大幅度下降，合成生物学的应用变得愈发广泛。
中国在合成生物学领域站上了技术的潮头。早在1965年，我国科学家首先合成了人工蛋白质——结晶牛胰岛素，这成为我国合成生物学的里程碑。自2000年合成生物学的概念被正式提出以来，我国在这一尖端领域的研究就处于世界第一梯队。2015年，上海交通大学与中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所等单位发起成立了上海合成生物学创新战略联盟。我国新创建的学术期刊如《合成和系统生物技术》（ Synthetic and Systems Biotechnology ）与《合成生物学》等促进了学术成果的分享。在研究助力和政策支持下，合成生物学相关企业犹如雨后春笋般出现。中国的合成生物学正在蓬勃发展、欣欣向荣。
合成生物学到底好不好？还是要看脚踏实地的应用，接下来我们将领略合成生物学在各领域中的风采。