A szintetikus biológia az ember által létrehozott élő biogépek standardizált komponensekből történő tervezésével foglalkozik, amelyek képesek előre meghatározott funkciókat (ön)szabályozott módon ellátni. Különböző kutatási stratégiákat és interdiszciplináris erőfeszítéseket tesznek a mérnöki elvek biológiába való átültetése érdekében. A “top-down” stratégia a természet meglévő, természetes részeinek hihetetlen sokféleségét használja ki a genetikai, anyagcsere- vagy jelátviteli hálózatok szintetikus kompozícióinak megjósolható és szabályozható tulajdonságokkal rendelkező felépítésére. Ez a főként alkalmazásvezérelt megközelítés olyan élő gyárakat eredményez, amelyek gyógyszereket, bioüzemanyagokat, bioanyagokat és finom vegyi anyagokat állítanak elő, és olyan élő tablettákat eredményez, amelyek olyan mesterséges sejteken alapulnak, amelyek képesek autonóm módon in vivo felismerni és kezelni a betegségek állapotát. Ezzel szemben az “alulról építkező” stratégia a meglévő élő rendszerektől való függetlenségre törekszik azáltal, hogy biológiai rendszereket tervez a semmiből, és a természetben nem található mesterséges biológiai egységeket szintetizál. Ez a tudásvezéreltebb megközelítés olyan minimális biológiai rendszerek rekonstrukcióját vizsgálja, amelyek képesek olyan alapvető biológiai jelenségek végrehajtására, mint az önszerveződés, az önreprodukció és az önfenntartás. Ezen túlmenően a mesterséges biológiai egységek, például a szintetikus nukleotidok vagy aminosavak szintézise és polimerekbe való beépítésük az élő sejtekben jelenleg kijelöli a természetes és mesterséges biológiai rendszerek közötti határokat. Különösen a teljes genomok in vitro tervezése, szintézise és gazdasejtekbe való átvitele mutat rá a szintetikus biológia jövőjére: a biomedicina és a biotechnológia számára testre szabott, kívánatos tulajdonságokkal rendelkező designer sejtek létrehozására.