Syntetisk biologi handlar om att konstruera konstgjorda levande biomaskiner från standardiserade komponenter som kan utföra fördefinierade funktioner på ett (själv)kontrollerat sätt. Olika forskningsstrategier och tvärvetenskapliga insatser görs för att genomföra tekniska principer i biologin. Den ”uppifrån-och-ned-strategin” utnyttjar naturens otroliga mångfald av befintliga, naturliga delar för att konstruera syntetiska sammansättningar av genetiska, metaboliska eller signalnätverk med förutsägbara och kontrollerbara egenskaper. Denna huvudsakligen tillämpningsdrivna strategi resulterar i levande fabriker som producerar läkemedel, biobränslen, biomaterial och finkemikalier, och resulterar i levande piller som är baserade på konstruerade celler med kapacitet att självständigt upptäcka och behandla sjukdomstillstånd in vivo. Med ”bottom-up”-strategin strävar man däremot efter att vara oberoende av befintliga levande system genom att utforma biologiska system från grunden och syntetisera konstgjorda biologiska enheter som inte finns i naturen. Denna mer kunskapsbaserade strategi undersöker återuppbyggnaden av minimala biologiska system som kan utföra grundläggande biologiska fenomen, t.ex. självorganisering, självreproduktion och självförsörjning. Syntesen av artificiella biologiska enheter, t.ex. syntetiska nukleotider eller aminosyror, och deras implementering i polymerer inuti levande celler sätter för närvarande gränserna mellan naturliga och artificiella biologiska system. Särskilt design, syntes och överföring in vitro av kompletta genomer till värdceller pekar på framtiden för syntetisk biologi: skapandet av designerceller med skräddarsydda önskvärda egenskaper för biomedicin och bioteknik.