基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪接”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。
基因工程的第一步是获得符合人类意愿的基因“目的基因”，常用的工具酶是限制性内切酶，限制性内切酶的种类很多，但一种限制性内切只能识别一种特定的核苷酸序列，并且在特定切点上切割DNA分子，如从大肠杆菌中发现的一种限制性内切酶只能识别GATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。直接分离基因的最常用的方法是“鸟枪法”即用限制性内切酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞所提供的DNA（外源DNA）的所有片段分别在各个细胞中大量复制，从中找出含有基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。这种方法的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性。在获取真核细胞中的DNA时，“鸟枪法”就不太适用了，原因是真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，不能直接用于基因的扩增和表达，所以在获取真核细胞中的基因时，常用的方法是人工合成基因的方法。人工合成基因的方法主要有两条途径：一是以目的基因转录成的mRNA为模板，逆转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因；二是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的 mRNA序列，然后按碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学的方法，以单核苷酸为原料合成目的基因，如人的血红蛋白基因胰岛素基因等就是通过这种方法获得的。
基因工程的第二步是把目的基因接到某种运载体上，常用的运载体是能够和细菌共生的质粒等，具体做法是：先用限制性内切酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末。将切下的目的基因的片段插入到质粒的切口处，现再加人适量的DNA连接酶，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就会因碱基配对而结合，形成一个重组DNA分子。如人的胰岛素基因质粒的结合就是通过这种方式实现的。
基因工程的第三步是通过运载体把目的基因带入某生物体内，并使它得到表达。在基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、动植物细胞等。目的基因导入受体细胞后，就可以随着受体细胞的繁殖而复制。
基因工程的第四步是目的基因的检测和表达。在基因工程的前三步完成后，在全部受体细胞中，真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞是很少的。因此，必须通过一定的手段对细胞中是否导入了目的基因进行检测。检测的方法有很多种，如大肠杆菌的某种质粒具有青霉素抗性基因，当这种质粒与外源DNA组合在一起形成重组质粒，并被转入受体细胞后，就可以根据受体是否具有青霉素抗来判断受体细胞是否获得了目的基因。
