เทคโนโลยีชีวภาพระดับโมเลกุลคือความสามารถในการเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรมรวมทั้งถ่ายโอนระหว่างเซลล์อินทรีย์โดยนักวิทยาศาสตร์ในห้องปฏิบัติการ มันเกี่ยวข้องกับการใช้โปรตีนรีคอมบิแนนต์สำหรับวิศวกรรมพันธุกรรมเช่นและการสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อชีวิตประจำวัน การจัดการของโปรตีนและกรดนิวคลีอิกสามารถทำได้ด้วยสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวชนิดพันธุ์หลายเซลล์และพืช การศึกษาระดับโมเลกุลของเทคโนโลยีชีวภาพมีผลกระทบต่อสุขภาพนอกเหนือจากการเกษตรการผลิตและสิ่งแวดล้อม โดยการศึกษากระบวนการทางชีวภาพมันเป็นไปได้ที่จะสร้างยาสำหรับโรคจำนวนมากตรวจจับเชื้อโรคในอาหารและสร้างพืชที่ต้านทานโรคเพื่อให้ได้ผลผลิตสูงสุดสำหรับเกษตรกรทางการเกษตร
แผนที่จีโนมที่สมบูรณ์ของมนุษย์ได้ปรับปรุงเทคโนโลยีชีวภาพระดับโมเลกุลให้ดีขึ้นเนื่องจากการรู้ว่าบทบาทของยีนแต่ละตัวในโรคและการทำงานของร่างกายได้ช่วยสร้างยาและวัคซีนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น แอนติบอดีต่อความเจ็บป่วยได้รับการพัฒนาด้วยข้อมูลนี้โดยใช้การวิจัยในห้องปฏิบัติการและความก้าวหน้าทางชีววิทยา ในเทคโนโลยีชีวภาพของพืชโมเลกุลก็เป็นไปได้ที่จะปรับเปลี่ยนพันธุกรรมของพืชเพื่อให้พืชสามารถต้านทานโรคหรือสารต่างๆเช่นสารกำจัดวัชพืช ทรัพย์สินการเกษตรเช่นปศุสัตว์สามารถได้รับประโยชน์เนื่องจากพันธุวิศวกรรมสามารถนำไปสู่คุณลักษณะที่พึงประสงค์มากขึ้นสำหรับสัตว์ที่ขายในตลาด
ในด้านเทคโนโลยีชีวภาพระดับโมเลกุลจุลินทรีย์เซลล์เดียวอาจถูกดัดแปลงเพื่อสร้างเอนไซม์สารเคมีหรือแม้แต่ยาปฏิชีวนะที่ใช้ในการแพทย์ของมนุษย์ นอกเหนือจากศักยภาพในอนาคตที่ผ่านมา 2011 เทคโนโลยีชีวภาพในระดับโมเลกุลมีประโยชน์สำหรับการวินิจฉัยในยา แพทย์สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างเลือดเพื่อหาคำแนะนำอย่างละเอียดของโรคการติดเชื้อและภาวะหัวใจและหลอดเลือดโดยการตรวจจับโมเลกุลปริมาณเล็กน้อย นอกจากนี้ยังสามารถดัดแปลงทางชีวเคมีเพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์ดังนั้นสารประกอบไบโอลูมิเนสเซนส์สามารถใช้ในการสร้างฉลากหรือพัฒนาอุปกรณ์ที่เหมาะสำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่างในห้องปฏิบัติการ
เทคโนโลยีชีวภาพโมเลกุลทางทะเลเป็นอีกส่วนหนึ่งที่สำคัญของสนามเนื่องจากจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์มากมายถูกพบในมหาสมุทรทะเลสาบและแม่น้ำ มหาสมุทรเป็นจุดสนใจของสิ่งมีชีวิตเพื่อศึกษารับข้อมูลเกี่ยวกับพันธุศาสตร์และอาจหายาใหม่ ๆ เช่นเดียวกับหลาย ๆ ด้านของเทคโนโลยีชีวภาพระดับโมเลกุลวิทยาศาสตร์ทางทะเลยังคงได้รับการวิจัย หลากหลายสาขาวิชาเปิดให้เข้าศึกษาในสถาบันการศึกษาชั้นสูงหลายแห่งทั่วสหรัฐอเมริการวมถึงสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ทางทะเล การวิจัยเริ่มขึ้นในระดับนักศึกษาดังนั้นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพจึงเป็นประโยชน์ต่อวิทยาศาสตร์และตลาดงานในภาคเศรษฐกิจที่กำลังขยายตัว
