Industrielle Biotechnologie beruht auf der Nutzung von Mikroorganismen oder den von ihnen gebildeten Produkten. Vergleichbar mit Hefen beim Backen oder Brauen können Mikroorganismen als ganze Zellen verwendet werden. Die häufigere Möglichkeit ist die Gewinnung der von ihnen gebildeten Produkte, zum Beispiel Enzymen, Aminosäuren, Vitamine, Antibiotika oder Zellextrakte. Dies ermöglicht die Herstellung von Substanzen, die mit klassischen chemischen Verfahren nur schwer, oder gar nicht produziert werden können.
Der industrielle Kontext reicht von der Chemie (zum Beispiel Biokunststoffe, Wasch- und Reinigungsmittel, Medikamente) über die Futtermittel- und Nahrungsmittelerzeugung bis zur Herstellung von Treibstoffen mit Mikroalgen.
Natürlich hat die Menschheit jahrtausendelange Erfahrung in der handwerklichen Verwendung von Hefen (Bäckerhefe) und Bakterien (Milchsäurebakterien) in der Lebensmittelherstellung. Aber der industrielle Einsatz hat sich erst mit der Entwicklung von großtechnischen Anlagen (Bioreaktoren) und den Fortschritten der modernen Biotechnologie in den letzten 50 Jahren erschlossen. Das Wissen auf diesen Gebieten hat seither enorm zugenommen.