合成生物学是一种底层技术，可以应用在医疗医药、农业食品、环保、能源和新材料等多个领域。

在食品行业中，合成生物学可以改善传统的食品生产和制造，改善食品的营养和补充食品新功能，改造传统发酵生产方式，构建工程微生物从而将可再生原料转化为主要食品成分、功能性食品添加剂和营养化学物质。 合成生物学技术每年将为全球带来2万亿至4万亿美元的直接经济效益。 目前，比较成熟的合成生物应用包括L-丙氨酸