基因工程又称遗传工程，是生物工程的主导技术。DNA重组技术或分子克隆是基因工程的核心。分子生物学研究中发现的许多核酸酶类都可用作基因工程的工具。其中能识别特定的回文序列并切割DNA双链的Ⅱ类限制性核酸内切酶在DNA重组技术中被广泛应用。

当前目的基因序列主要来源于自然界的生物，无性繁殖的纯基因称为基因克隆，目的基因或核酸序列必须由载体携带进入宿主细胞复制繁殖才能分离到克隆。常用的载体有质粒、噬菌体、病毒、酵母人工染色体等，载体必须能携带目的序列有效地进入宿主细胞复制繁殖，并应当具有良好的标志可供识别和筛选，常用有抗药性和α互补蓝白筛选标志等。为获得目的基因克隆，可构建生物的基因组文库，完整的基因组文库是含有该生物全部遗传信息的克隆集合体，从基因组文库中可以克隆得该生物的基因组基因；以mRNA为模板经反转录酶催化合成与NRA序列互补的DNA称为cDNA，可以从组织细胞提取mRNA构建cDNA文库，完整的cDNA文库可以获得特定基因的cDNA构隆。目的基因也可以用PCR或人工合成核酸的方法得到，但还离不开从生物基因组和cDNA获得基因序列知识。要设计严密的方案，借助工具酶的作用，将目的基因或序列以适当的连接方式插放载体，用转化、感染或转染的方法导入宿主细胞繁殖，经抗药生长、呈色显示，核酸分子杂交、PCR、免疫学亲和结合或限制性酶谱分析等方法筛选获得克隆，最后要经过核酸序列分析鉴定。

克隆的基因可以插入表达载体中带有宿主细胞中表达，这是研究目的基因功能和获取基因产物必需步骤。表达载体应当具备在宿主细胞中复制繁殖、筛选、目的基因插入、以及基因表达所需要的各种元件。大肠杆菌遗传背景清楚、操作容易、经济、表达水平高，是最常用的表达系统，但它不适用于真核基因组基因的表达并缺乏真核转录后加工、翻译后加工等功能。

DNA重组技术和基因工程是分子生物学发展的突出领域，开创了人类能动改造生物界的新阶段，推动了医学和整个生命科学的进步，为基因诊断、基因治疗、基因工程药物的发展开辟了道路，是分子生物学走向广泛应用的重要方面，目前基因工程还只是发展的初阶段，它将依赖于分子生物学的进步而发展。