Molekylär bioteknik är förmågan att förändra genetiskt material, samt överföra dem mellan organiska celler, av forskare i ett laboratorium. Det involverar användningen av rekombinanta proteiner för genteknik, till exempel, och att skapa produkter som har en djupgående inverkan på det dagliga livet. Manipuleringen av proteiner och nukleinsyror kan åstadkommas med encelliga organismer, multicellulära arter och växter. Bioteknologiska molekylära studier har en inverkan på hälsan, förutom jordbruk, tillverkning och miljö. Genom att studera biologiska processer är det möjligt att skapa läkemedel mot en myriad av sjukdomar, upptäcka patogener i livsmedel och göra sjukdomsresistenta grödor för att maximera avkastningen för lantbrukare.
En komplett karta över det mänskliga genomet har förbättrat molekylär bioteknik, eftersom att känna till varje gens roll i sjukdomar och kroppsfunktioner har bidragit till att skapa effektivare mediciner och vacciner. Antikroppar mot sjukdomar har utvecklats med denna information, med hjälp av laboratorieforskning och framsteg inom biologi. Inom molekylär växtbioteknik är det också möjligt att förändra växternas genetik så att grödor kan göras för att motstå sjukdomar eller ämnen som herbicider. Odlingstillgångar som boskap kan också gynnas eftersom genteknik kan leda till mer önskvärda egenskaper för djur som säljs på marknaden.
Inom området molekylär bioteknik kan encelliga mikroorganismer så småningom förändras för att skapa specifika enzymer, kemikalier och till och med antibiotika för användning i humanmedicin. Bortsett från den framtida potentialen förra 2011, är bioteknik på molekylär nivå användbar för att ställa diagnoser inom medicin. Läkare kan analysera blodprover för subtila antydningar om sjukdomar, infektioner och kardiovaskulära tillstånd genom att detektera små volymer av molekyler. Biokemikalier kan också modifieras för användning i kommersiella applikationer, så bioluminiscenta föreningar kan användas för att skapa etiketter eller utveckla utrustning som är skräddarsydd för att analysera laboratorieprover.
Marin molekylär bioteknik är en annan betydande del av området eftersom så många användbara mikroorganismer finns i hav, sjöar och floder. Hav är fokus för organismer att studera, få information om genetik och potentiellt hitta nya läkemedel. Liksom många aspekter av molekylär bioteknik fortsätter marin vetenskap att forskas. De många områdena inom området är öppna för studier vid många högre utbildningsinstitutioner över hela USA, inklusive de som specialiserar sig på marin vetenskap. Forskning börjar till och med på studentnivå så framsteg inom bioteknik är både fördelaktigt för vetenskapen och för arbetsmarknaden i denna växande sektor av ekonomin.