發酵工程是指采用工程技術手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的離體酶的某些功能，為人類有用的生物產品，或直接用微生物參與控制某些工業過程的一種技術。人們熟知的利用酵母菌發酵啤酒、果酒、工業酒精，乳酸菌發酵奶酪和酸牛奶，利用真菌大規模等都是這方面的例子。隨著科學技術的進步，發酵技術也有了很大的發展，并且已經進入能夠人為控制和改造微生物，使這些微生物為人類產品的現代發酵工程階段。現代發酵工程作為現代生物技術的一個重要組成部分，具有廣闊的應用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌種并且提高其產量；利用微生物發酵藥品，如人的胰島素、干擾素和生長激素等。

    已經從過去簡單的酒精類飲料、醋酸和發酵面包發展到今天成為生物工程的一個極其重要的分支，成為一個包括了微生物學、化學工程、基因工程、細胞工程、機械工程和計算機軟硬件工程的一個多學科工程。現代發酵工程不但酒精類飲料、醋酸和面包，而且胰島素、干擾素、生長激素、抗生素和疫苗等多種醫療保健藥物，天然殺蟲劑、細菌肥料和微生物除草劑等農用資料，在化學工業上氨基酸、香料、生物高分子、酶、維生素和單細胞蛋白等。

    從廣義上講，發酵工程由三部分組成：是上游工程，中游工程和下游工程。其中上游工程包括優良種株的選育，zui適發酵條件（pH、溫度、溶氧和營養組成）的確定，營養物的準備等。中游工程主要指在zui適發酵條件下，發酵罐中大量培養細胞和代謝產物的工藝技術。這里要有嚴格的無菌生長環境，包括發酵開始前采用高溫高壓對發酵原料和發酵罐以及各種連接管道進行滅菌的技術；在發酵過程中不斷向發酵罐中通入干燥無菌空氣的空氣過濾技術；在發酵過程中根據細胞生長要求控制加料速度的計算機控制技術；還有種子培養和培養的不同的工藝技術。此外，根據不同的需要，發酵工藝上還分類批量發酵：即一次投料發酵；流加批量發酵：即在一次投料發酵的基礎上，流加一定量的營養，使細胞進一步的生長，或得到更多的代謝產物；連續發酵：不斷地流加營養，并不斷地取出發酵液。在進行任何大規模工業發酵前，必須在實驗室規模的小發酵罐進行大量的實驗，得到產物形成的動力學模型，并根據這個模型設計中試的發酵要求，zui后從中試數據再設計更大規模的動力學模型。由于生物反應的復雜性，在從實驗室到中試，從中試到大規模過程中會出現許多問題，這就是發酵工程工藝放大問題。下游工程指從發酵液中分離和純化產品的技術：包括固液分離技術（離心分離，過濾分離，沉淀分離等工藝），細胞破壁技術（超聲、高壓剪切、滲透壓、表面活性劑和溶壁酶等），蛋白質純化技術（沉淀法、色譜分離法和超濾法等），zui后還有產品的包裝處理技術（真空干燥和冰凍干事燥等）。

    此外，在藥物和食品的發酵工業中，需要嚴格遵守美國聯邦食品和藥物管理局所公布的cGMPs的規定，并要定時接受有關當局的檢查監督。