自1953年沃森和克里克解密DNA双螺旋结构后，人类进入到了基因时代；1976年基因测序方法问世；2000年人类基因图谱绘制完成，对基因组的研究进一步深入，从此开启合成生物学的新纪元。生物学的研究已经由定性描述发展为定量描述，直至今天的生命创造。
合成生物学旨在通过设计和构建人工的生物系统，在基因组学、代谢组学、生物信息学等基础生物学认知之上，对生物系统进行标准化、解耦和抽提。合成生物学的研究和操作对象可以是某一个基因、代谢通路、细胞、多细胞乃至生物个体，也可以是利用生物学原理的体系如分子芯片、生物传感器等。识别和定义生物学元件使之标准化为确定的输入输出关系，将其在复杂的生物学功能中解耦为简单的要素，再抽提要素建立关系使之构建为可调用的模块化部件，最终通过各类部件实现目标功能。借助工程化思维，可以构建基因电路、基因组人工合成、理性设计细胞网络