จีโนมสังเคราะห์เป็นสาขาวิชาชีวเคมีโดยมุ่งเน้นไปที่การสร้างจีโนม - การรวบรวมที่สมบูรณ์ของพันธุกรรมหรือการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นข้อมูลที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตนั้นเพื่อรักษาชีวิต จีโนมของสิ่งมีชีวิตประกอบด้วยโมเลกุลของกรด deoxyribonucleic (DNA) ที่สร้างรหัส ส่วนของรหัสนี้เรียกว่ายีนควบคุมการสร้างและปฏิกิริยาของโปรตีนในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทำให้สิ่งมีชีวิตทำงานได้ ในจีโนมสังเคราะห์นักวิทยาศาสตร์จัดการและสร้างจีโนมใหม่เพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัยหรือเพื่อการใช้งานจริงในการผลิตยาและเชื้อเพลิงชีวภาพ
DNA ประกอบด้วยหน่วยโครงสร้างซ้ำที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ซึ่งเป็นคู่ฐานและสร้างรูปแบบที่ประกอบขึ้นเป็นรหัสพันธุกรรม นิวคลีโอไทด์และลำดับดีเอ็นเอนั้นผลิตขึ้นเพื่อการใช้งานทางชีวเคมีที่หลากหลาย แต่จีโนมสังเคราะห์เป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องมากกว่า เพื่อที่จะสร้างจีโนมสังเคราะห์ที่ใช้งานได้จีโนมธรรมชาติจะต้องเป็นที่รู้จักอย่างสมบูรณ์และจำลองแบบหรือดัดแปลงในลักษณะที่ไม่มีการทำงานที่สำคัญ
ในปี 2010 ทีมวิจัยจาก J. Craig Venter Institute ใน Rockville รัฐแมริแลนด์สร้างจีโนมแบคทีเรียสังเคราะห์ตัวแรก Mycoplasma mycoides แบคทีเรียมีจีโนมประกอบด้วยหนึ่งล้านคู่เบส ทีมสามารถเลียนแบบจีโนมธรรมชาติของแบคทีเรียโดยใช้นิวคลีโอไทด์ที่สังเคราะห์ขึ้นและนำจีโนมสังเคราะห์ไปสู่เซลล์ของแบคทีเรียที่แตกต่างกันแทนที่ดีเอ็นเอของแบคทีเรียนั้นด้วยดีเอ็นเอ Mycoplasma mycoides สังเคราะห์ เมื่อมีจีโนมใหม่เข้ามาเซลล์ก็เริ่มทำงานเหมือนเซลล์ Mycoplasma mycoides ปกติโดยมีฟังก์ชั่นทั้งหมดครบถ้วน
ภาวะแทรกซ้อนในการสังเคราะห์จีโนมสามารถเกิดขึ้นได้ง่ายเนื่องจากความซับซ้อนของระบบที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่นหากฐานคู่หนึ่งอยู่นอกสถานที่หรือหายไปเซลล์อาจไม่ทำงานเลย ในทำนองเดียวกันกระบวนการทางชีวเคมีที่เซลล์อ่านและนำข้อมูลไปใช้ใน DNA และปฏิกิริยาทางเคมีของสภาพแวดล้อมของเซลล์กับ DNA นั้นจะต้องถูกต้อง
เทคโนโลยีจีโนมสังเคราะห์สามารถปรับให้เข้ากับการใช้งานอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์เช่นการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ในปี 2554 บาง บริษัท กำลังศึกษาความเป็นไปได้ในการสร้างสาหร่ายสังเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าสาหร่ายที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในการดักจับและแปรรูปคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นสารที่ใช้งานได้ นักวิจัยหลายคนเชื่อว่าสาหร่ายวิศวกรรมในลักษณะนี้อาจทำให้การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพมีประสิทธิภาพและคุ้มค่าในเชิงพาณิชย์มากขึ้น
โครงการอื่น ๆ ในจีโนมสังเคราะห์เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์เพียงส่วนหนึ่งของจีโนมเพื่อปรับเปลี่ยนสิ่งมีชีวิตสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมหรือความสามารถทางวิทยาศาสตร์ ตัวอย่างคือการดัดแปลงจีโนมพืชเพื่อให้พืชทนต่อความแห้งแล้งหรือศัตรูพืช ในทางการแพทย์จุลินทรีย์สามารถดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อทำหน้าที่รักษาโรคหรือช่วยในการรักษาด้วยยีน
