基因工程的原理主要基於分子遺傳學、分子生物學和微生物學，涉及對DNA分子的體外操作。
基因工程包括幾個關鍵步驟：首先，科學家會從生物體中提取或合成特定的DNA片段（目的基因），然後利用限制酶將目的基因與載體（如質粒）連線，形成重組DNA。接著，將這個重組DNA導入宿主細胞（如細菌或植物細胞），在宿主細胞中，重組DNA可能整合到染色體上或自主複製。通過這種方式，可以改變生物體的遺傳特性，創造出具有新特性或能產生新產品的生物體。
基因工程的套用非常廣泛，包括但不限於：
醫藥工業：用於生產胰島素、生長激素等蛋白質類藥物。
農業：改良作物品種，提高抗蟲性、耐病性或耐旱性。
環境科學：用於生物修復和污染物的生物降解。
基因工程的原理不僅包括上述的基本步驟，還涉及到對重組DNA分子的精確操控，以及其在宿主細胞中的表達和檢測。