Syntetická biologie se zabývá inženýrstvím člověkem vytvořených živých biomachines ze standardizovaných komponent, které mohou (samo)řízeně vykonávat předem definované funkce. Při implementaci inženýrských principů do biologie se uplatňují různé výzkumné strategie a interdisciplinární snahy. Strategie „shora dolů“ využívá neuvěřitelnou rozmanitost existujících přírodních součástí přírody ke konstrukci syntetických kompozic genetických, metabolických nebo signálních sítí s předvídatelnými a kontrolovatelnými vlastnostmi. Výsledkem tohoto převážně aplikačně orientovaného přístupu jsou živé továrny, které vyrábějí léky, biopaliva, biomateriály a jemné chemikálie, a výsledkem jsou živé pilulky, jejichž základem jsou konstruované buňky se schopností autonomně detekovat a léčit chorobné stavy in vivo. Naproti tomu strategie „zdola nahoru“ usiluje o nezávislost na existujících živých systémech tím, že navrhuje biologické systémy od nuly a syntetizuje umělé biologické entity, které se v přírodě nevyskytují. Tento přístup více založený na znalostech zkoumá rekonstrukci minimálních biologických systémů, které jsou schopny provádět základní biologické jevy, jako je sebeorganizace, sebereplikace a sebeudržitelnost. Syntézy umělých biologických jednotek, jako jsou syntetické nukleotidy nebo aminokyseliny, a jejich implementace do polymerů uvnitř živých buněk navíc v současnosti určují hranice mezi přírodními a umělými biologickými systémy. Zejména konstrukce, syntéza a přenos kompletních genomů do hostitelských buněk in vitro ukazují na budoucnost syntetické biologie: vytváření designových buněk s žádoucími vlastnostmi na míru pro biomedicínu a biotechnologie.