轉基因技術的理論基礎來源於進化論衍生來的分子生物學。基因片段的來源可以是提取特定生物體基因組中所需要的目的基因，也可以是人工合成指定序列的DNA片段。DNA片段被轉入特定生物中，與其本身的基因組進行重組，再從重組體中進行數代的人工選育，從而獲得具有穩定表現特定的遺傳性狀的個體。該技術可以使重組生物增加人們所期望的新性狀，培育出新品種。
“轉基因”這個在全球承受無盡爭議的詞彙，成爲2014年“科學美國人”中文版《環球科學》雜誌年度十大科技熱詞之一。而爭議的關鍵在於人類是否像自己所認爲的那樣，已經可以代替上帝改造自然。畢竟人類曾經認爲地球是宇宙的中心。
2015年1月13日，歐洲議會全體會議通過一項法令，允許歐盟成員國根據各自情況選擇批准、禁止或限制在本國種植轉基因作物。該法令還將提交歐洲理事會，如一切順利將於今春生效。
發展歷史
1974年，科恩（Cohen）將金黃色葡萄球菌質粒上的抗青黴素基因轉到大腸桿菌體內，揭開了轉基因技術應用的序幕。
1978年，諾貝爾醫學獎頒給發現DNA限制酶的納森斯（Daniel Nathans）、亞伯（Werner Arber）與史密斯（Hamilton Smith）時，斯吉巴爾斯基在《基因》期刊中寫道：限制酶將帶領我們進入合成生物學的新時代。
1982年，美國Lilly公司首先實現利用大腸桿菌生產重組胰島素，標誌着世界第一個基因工程藥物的誕生。
1992年荷蘭培育出植入了人促紅細胞生成素基因的轉基因牛，人促紅細胞生成素能刺激紅細胞生成，是治療貧血的良藥。轉基因技術標誌着不同種類生物的基因都能通過基因工程技術進行重組，人類可以根據自己的意願定向地改造生物的遺傳特性，創造新的生命類型。同時轉基因技術在藥物生產中有着重要的利用價值。轉基因技術，包括外源基因的克隆、表達載體、受體細胞，以及轉基因途徑等，外源基因的人工合成技術、基因調控網絡的人工設計發展，導致了21世紀的轉基因技術將走向轉基因系統生物技術 2000年國際上重新提出合成生物學概念，並定義爲基於系統生物學原理的基因工程與轉基因技術。
轉基因過程按照途徑可分爲人工轉基因和自然轉基因，按照對象可分爲植物轉基因技術、動物轉基因技術和微生物基因重組技術。
人工轉基因
將人工分離和修飾過的基因導入到生物體基因組中，由於導入基因的表達，引起生物體的性狀的可遺傳的修飾，這一技術稱之爲轉基因技術(Transgene technology)。人們常說的“遺傳工程”、“基因工程”、“遺傳轉化”均爲轉基因的同義詞。如今，改變動植物性狀的人工技術往往被稱爲轉基因技術（狹義），而對微生物的操作則一般被稱爲遺傳工程技術（狹義）。
經轉基因技術修飾的生物體在媒體上常被稱爲“遺傳修飾過的生物體”（Genetically modified organism，簡稱GMO）。
自然轉基因
不是人爲導向的，自然界裏動物、植物或微生物自主形成的轉基因現象，例如慢病毒載體 裏的乙型肝炎病毒DNA整合 到人精子細胞染色體上、噬菌體將自己DNA的插入到溶源細胞DNA上，農桿菌 和 花椰菜花葉病毒（CMV）等。
植物轉基因
植物轉基因是基因組中含有外源基因的植物。它可通過原生質體融合、細胞重組、遺傳物質轉移、染色體工程技術獲得，有可能改變植物的某些遺傳特性，培育高產、優質、抗病毒、抗蟲、抗寒、抗旱、抗澇、抗鹽鹼、抗除草劑等的作物新品種，如玉米稻 、北極鱷梨、轉基因三倍體毛白楊。而且可用轉基因植物或離體培養的細胞，來生產外源基因的表達產物，如人的生長激素、胰島素、干擾素、白介素2、表皮生長因子、乙型肝炎疫苗等基因已在轉基因植物中得到表達。
動物轉基因
動物轉基因就是基因組中含有外源基因的動物。它是按照預先的設計，通過細胞融合、細胞重組、遺傳物質轉移、染色體工程和基因工程技術將外源基因導入精子、卵細胞或受精卵，再以生殖工程技術，有可能育成轉基因動物。
通過生長素基因、多產基因、促卵素基因、高泌乳量基因、瘦肉型基因、角蛋白基因、抗寄生蟲基因、抗病毒基因等基因轉移，可能育成生長週期短，產仔、生蛋多和泌乳量高，轉基因超級鼠比普通老鼠大約一倍。生產的肉類、皮毛品質與加工性能好，並具有抗病性，已在牛、羊、豬、雞、魚等家養動物中取得一定成果。
但由於轉基因動物受遺傳鑲嵌性和雜合性的影響，其有性生殖後代變異較大，難以形成穩定遺傳的轉基因品系。因而，嘗試將外源基因導入線粒體，再送入受精卵中，由於線粒體的細胞質遺傳，其有性後代可能全都是轉基因個體，從而解決這一問題。
微生物重組
在所有轉基因技術中，以微生物基因重組技術應用最爲寬泛和常見。
與動植物不同的是，微生物重組技術通常需要用到專門的重組基因載體——質粒。質粒是一種細胞質遺傳因子，因此具有不穩定的遺傳特性。但相比於動植物，微生物重組技術具有周期短、效果顯著、控制性強的特點，因而廣泛應用於生物醫藥和酶製劑行業。經過多年的理論奠基，現已在微生物領域中開發出酵母表達系統、大腸桿菌表達系統和絲狀真菌表達系統，其中畢赤酵母表達系統和大腸桿菌表達系統最受歡迎，具有表達效率高（外源蛋白佔細胞總蛋白的10%至40%）、生產成本低的特點，一般常見的諸如胰島素、白細胞介素、α-高溫澱粉酶、重組人p53腺病毒注射液、啤酒酵母乙肝疫苗、抗生素、飼料用木聚糖酶、殼聚糖酶等都由這兩種表達系統生產的。
目前，轉基因技術已廣泛應用於醫藥、工業、農業、環保、能源、新材料等領域。
藥物領域
目前已有基因工程疫苗、基因工程胰島素和基因工程干擾素等藥物。其使用基因拼接技術或DNA重組技術（即轉基因技術），指按照人們的意願，定向地改造生物的遺傳性狀，產生出人類需要的基因產物，以此生產出的藥物原料和藥品。
基因工程疫苗
使用DNA重組生物技術，把天然的或人工合成的遺傳物質定向插入細菌、酵母菌或哺乳動物細胞中，使之充分表達，經純化後而製得的疫苗。應用基因工程技術能製出不含感染性物質的亞單位疫苗、穩定的減毒疫苗及能預防多種疾病的多價疫苗。
已經商業化使用的部分基因工程疫苗：
乙肝疫苗、丙肝疫苗、百日咳基因工程疫苗、狂犬病基因工程滅活疫苗、腸道病毒71型基因工程疫苗、產腸毒素大腸桿菌基因工程疫苗、輪狀病基因工程疫苗、Asia Ⅰ型口蹄疫病毒(FMDV)的感染表位重組蛋白疫苗、弓形蟲基因工程疫苗、腸出血性大腸桿菌基因工程疫苗等。
基因工程胰島素
在2013年舉辦的第七屆聯合國糖尿病日主題活動上，與會專家指出“中國目前糖尿病患者數達1.14億，全球的1/3”。糖尿病的病因是胰島素分泌缺陷或其生物作用受損，所以最常用的治療方法就是以注射胰島素的方式補充人體內胰島素。要獲得胰島素，最初只能從牛和豬的胰臟中提取。但是，每100千克動物胰腺只能提取出4-5克胰島素，產量低，遠不能滿足患者的需求。
1980年代初，美國一家公司通過轉基因技術實現了人體胰島素的工業生產。其原理是，將人的基因中負責表達胰島素的那一段“剪切”下來，轉入大腸桿菌或者酵母菌裏，通過後者的快速增殖達到人體胰島素的大量生產。全球大多數糖尿病人才得到了很好的胰島素治療。
基因工程乙肝疫苗產業化案例：
國家衛計委2013年7月26日公佈，全球3.5億乙肝病毒攜帶者中有近1億中國人，全球每年大約70萬病毒性肝炎相關死亡人羣中我國佔近半。我國乙肝報告病例多年來居所有法定傳染病的首位，約佔總傳染病總數的1/3。
20世紀80年代，轉基因乙肝疫苗被研製成功。其原理是，將乙肝病毒基因中負責表達表面抗原的那一段“剪切”下來，轉入酵母菌裏。被轉入乙肝病毒基因的酵母菌生長時，就會生產出乙肝表面抗原。而酵母菌是一種能快速生長繁殖的生物，於是乙肝表面抗原就被大量生產出來。這種疫苗技術1994年被引進中國，隨後建成了兩條生產線。1997年9月1日衛生部以衛藥發(1997)第57號文下達了《關於基因乙肝疫苗取代血源性乙肝疫苗有關問題的通知》，規定：1998年1月起停止陽性血漿的採集；已採集的陽性血漿1998年上半年允許投料生產；合格血源乙肝疫苗使用期限截止於2000年底。2001年以後全部使用高安全性的基因工程乙肝疫苗。
同年，利用酵母菌的轉基因乙肝疫苗被正式批准生產。從此，乙肝疫苗終於得以大量生產，中國政府也開始着手給兒童免費接種、甚至免費補種乙肝疫苗。2009至2011年，我國開展了15歲以下人羣免費補種乙肝疫苗工作，共補種6800萬餘人。全面、免費疫苗接種的開展，使我國5歲以下兒童慢性乙肝感染率降至1%以下；我國每年乙肝新發感染者人數也降到了10萬。根據衛計委的數據，1992年至2009年，全國預防了8000萬人免受乙肝病毒感染，減少了近2000萬乙肝病毒表面抗原攜帶者，減少肝硬化、肝癌等引起的死亡430萬人。
食品領域
利用分子生物學技術，將某些生物的基因轉移到農作物中去，改造生物的遺傳物質，使其在性狀、營養品質、消費品質方面向人類所需要的目標轉變，從而得到轉基因農作物。以轉基因生物爲直接食品，作爲原料加工生產的食品，以及餵養家畜得到的衍生食品，在廣義上都可以稱爲轉基因食品。因其安全性被廣泛質疑，國際社會對其尚存有很大爭議。
它的研究已有幾十年的歷史，但真正的商業化是近十年的事。90年代初，市場上第一個轉基因食品出現在美國，是一種保鮮番茄，這項研究成果本是在英國研究成功的，但英國人沒敢將其商業化，美國人便成了第一個吃螃蟹的人，讓保守的英國人後悔不迭。此後，轉基因食品一發不可收。據統計，美國食品和藥物管理局確定的轉基因品種已有43種。
如常見的農作物轉入Bt（蘇雲金芽孢桿菌）基因和Ht基因。Bt基因編碼的是蘇雲金芽胞桿菌分泌的一種對鱗翅目鞘翅目昆蟲（比如小菜蛾）有毒的蛋白質，攜帶有Bt基因的農作物在生長時亦能自己產生這種毒性蛋白，因此不需要使用農藥，靠農作物自身殺蟲。這種毒蛋白只對蟲子有效，尚未證據顯示其對人類或其他哺乳動物有致毒致敏作用；Ht基因又叫抗除草劑基因，它指導的蛋白質能夠在植物體內分解除草劑物質，使植物獲得抵抗高濃度除草劑的能力。因此在田間噴灑除草劑之後，雜草會因爲對除草劑的抵抗力不足而被殺死，而農作物得以正常存活。相對於非轉基因農作物使用機械來除草，種植轉Ht基因的農作物更加經濟。
