Biotehnološka industrija temelji na uporabi organizmov, kemikalij ali procesov iz znanosti o življenju v komercialne namene. V nekaterih primerih to pomeni razvoj končnega izdelka iz teh bioloških virov; v drugih pomeni uporabo bioloških komponent za izboljšanje procesov, ki razvijajo nebiološke produkte. V drugih primerih podjetja v biotehnološki industriji uporabljajo biološke komponente za razvoj novih procesov, ne izdelkov. Biotehnologija ima veliko različnih aplikacij, vendar so najbolj izstopajoče na področjih medicine, hrane in goriva.
Eno najbolj donosnih in najpomembnejših področij, ki se osredotoča na biotehnološko industrijo, je zdravje ljudi in medicina. Eden od skupnih ciljev v medicini je razviti »personalizirano medicino« s prilagajanjem zdravljenja posebej za bolnike, ne le za njihove bolezni. To vključuje razvoj tehnologij za spoznavanje posameznikove genetske sestave in razvoj bolj niansiranih diagnostičnih metod. V širšem obsegu si nekatera podjetja v biotehnološki industriji prizadevajo za zmanjšanje ali preprečevanje širjenja bolezni z razvojem učinkovitih cepiv ali z iskanjem metod za nevtralizacijo povzročiteljev, ki širijo bolezen. Številna farmacevtska podjetja prav tako temeljijo na biotehnologiji in si prizadevajo za uporabo bioloških komponent in procesov pri razvoju in proizvodnji zdravil.
Biotehnološka industrija ima tudi pomembno vlogo v boju proti lakoti v svetu in pri razvoju umetno zdrave, gensko spremenjene hrane. Metode v biotehnologiji se lahko uporabijo na primer za razvoj pridelkov, ki so manj občutljivi na poškodbe žuželk ali ki lahko preživijo v razmeroma negostoljubnih okoljih. Eden od skupnih ciljev podjetij, ki delajo na tem področju biotehnološke industrije, je drastično zmanjšati potrebo po pesticidih in drugih kemičnih obdelavah pridelkov. Biotehnologi lahko izdelajo tudi pridelke, ki vsebujejo več vitaminov in drugih hranil. To je pomembno na območjih, kjer naravno primanjkuje živil, ki vsebujejo vitalne hranilne snovi.
Gorivo je še eno donosno in pomembno področje v biotehnološki industriji, saj se gorivo porabi v velikem obsegu po vsem svetu. Ta osredotočenost na gorivo je pogosto usmerjena v zmanjšanje svetovne odvisnosti od fosilnih goriv, saj je zaloga takšnih goriv le omejena in znatno prispevajo k onesnaževanju sveta. Biotehnologi si na primer prizadevajo razviti “biogoriva” na čisto zgorevanje iz bogatih bioloških virov. Nekateri delajo tudi na razvoju goriv iz različnih kemičnih odpadnih produktov, da bi se hkrati soočili z velikim povpraševanjem po gorivu in problemom odstranjevanja odpadkov.