细胞是生物的基本结构和功能单位。细胞工程是在细胞水平上用生物学及工程设计手段，改造细胞遗传结构，培育具有新性状的细胞群体和新生物品种的技术。细胞工程将细胞遗传物质直接转移到受体细胞中，通过细胞融合、细胞核移植、染色体或基因移植及组织和细胞培养等方法，快速繁殖、培养出人们所需要的生物品种的生物技术。
细胞工程可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大类，主要有两个重要的技术，细胞培养和细胞融合。细胞培养是指将生物有机体的某一部分组织取出一小块，在体外经过表面消毒处理后，使其分散成单个游离的细胞，并放置在人工配置的培养基中进行培养，使之生长、分裂的技术。细胞融合是细胞工程的骨干，它是生殖细胞（精子和卵子）受精过程原理的扩大和应用。
植物细胞工程
植物细胞工程是指在离体条件下培养植物细胞的方法。
（1）植物的快速繁殖
植物的细胞具有全能性，也就是说植物的细胞具有重新发育成一棵新植株的潜能。利用植物细胞的全能性，通过植物的生殖器官和体细胞的组织培养，可再生为完整的植株，这可以加快培育和繁殖植物。
植物的快速繁殖包括生殖器官和体细胞的组织培养。生殖器官的组织培养包括花药培养和胚囊的培养。花药培养又称花粉培养，是印度科学家在1964年培养毛叶曼陀萝的花药而研究成功的。
植物体细胞组织培养可以在试管里进行，叫试管育苗，它具有许多重要的优点：①小空间、短时间培育大量种苗；②培育插枝难以成活的林木苗；③能消除作物的病毒病。
（2）植物细胞大量培养
植物细胞大量培养技术是在植物组织培养快速繁殖的基础上发展起来的。其具体做法就是把植物细胞从试管或三角瓶内转移到微生物发酵的大型发酵罐，给予适当的培养条件，使植物细胞像微生物一样在发酵罐内大量繁殖，然后从大量繁殖的植物细胞内直接提取有用的物质。使用植物细胞大量培养技术，不但能节省土地、人力、农药、肥料，而且也不受地理环境、气候变化的制约。在工厂里进行操作，生产的速度要比田间栽培快得多。
动物细胞工程
（1）细胞融合技术
通过细胞融合技术，使两种细胞融合形成杂交细胞。用这种方法有可能打破远亲不能杂交的屏障，改良品种。
杂交瘤细胞的融合产生单克隆抗体。人和动物都有免疫系统，可以产生抗体把入侵的病菌消灭掉，从而保障身体健康。人体内产生抗体的是B型淋巴细胞，它没有繁殖能力，也就不能在体内生产出大量抗体；而骨髓细胞具有繁殖力非常强，即使在体外也能快速大量繁殖。它们杂交形成的杂交瘤细胞大量地繁殖，并且产生出抗体。杂交瘤细胞既保持了骨髓细胞能大量繁殖的特点，又具有B型淋巴细胞生产抗体的能力，这种通过杂交细胞产生的抗体叫做单克隆抗体。
1975年英国科学家把B型淋巴细胞和骨髓细胞融合在一起，形成了一个杂交瘤细胞。
单克隆抗体的产生，使人类获得了一种对付疾病的好办法，为医学带来革命性的变化。目前科学家已研制出很多单克隆抗体，应用在疾病的诊断和治疗。单克隆抗体在癌症早期诊断上也可以发挥很大作用，早期癌症诊断对于治疗是很关键的。单克隆抗体在工业和农业上也得到应用。如发酵工业和农业上利用单克隆抗体诊断和治疗作物及家畜疾病。
（2）胚胎工程
胚胎工程是加速培育和繁殖动物的优良品种，或挽救濒危动物的一种胚胎移植方法。如20世纪70年代，英国一位火车司机布朗在与妙龄女郎喜结良缘九载后仍无爱情的结晶，后来通过胚胎移植的方法使其受孕，并顺利产下一女婴。胚胎工程一般来说包括冷冻胚胎、超数排卵、试管牛犊、卵分割法、核移植技术等。
玻璃化超快速冷冻技术是最简洁、最快速的胚胎冷冻保存技术，冷冻过程不超过1分钟，不需要昂贵的程控冷冻仪器，是促进胚胎移植产业化的关键技术之一。
超数排卵也称“超排”，是指将供体动物经激素处理，使其发情，并能排出数量较多的发育成熟的卵子，经过人工授精方法，以获得数量隐定的可移植的胚胎。2003年10月莱阳农学院动物胚胎工程中心采用最新的玻璃化超快速冷冻技术和超数排卵技术繁殖出新型克隆牛——蓓蓓。采用玻璃化冷冻体细胞克隆牛胚胎移植产犊，在世界上尚属首例。
1980年，英国剑桥大学科学家波尔格又研究成功试管牛犊，就是把优良品种的母牛卵子和公牛精子取出来，使精、卵在试管里受精，形成胚胎，再用“借腹怀胎”的方法去繁殖优良品种。这为家畜的快速繁殖和培育优良品种创造了更好的条件。
为了更快地培育动物优良品种，科学家又研究成功了卵分割法，就是把胚胎内的细胞一个个的分离开，变成单个的受精卵细胞，再把单个受精卵细胞培育成胚胎，进行胚胎移植，就会产生双犊、4犊等家畜。
核移植技术，就是将一个动物的细胞核，移植到卵细胞中，并发育生长。我国的农业科学院畜牧研究所早在90年代初就成功地进行了牛胚胎细胞核移植，小牛生长情况良好。
（3）有母无父的克隆羊“多莉”
1997年2月在英国爱丁堡罗斯林研究所有一只白色的小绵羊“多莉”，它只有母亲没有父亲，“多莉”羊是世界上第一个真正克隆的哺乳动物。克隆“多莉”羊采用的基本技术手段是染色体移植，我们知道，高等哺乳动物的细胞分为生殖细胞和体细胞。生殖细胞是指卵子和精子，其余的细胞都是体细胞。包括人在内的哺乳动物的生殖过程都是精子和卵子结合而成受精卵，受精卵细胞主子宫内不断地增生、异化，形成胚胎，胚胎不断地发育成长，怀胎几个月后母体生下了小动物或小孩，这是有性生殖过程。而无性生殖即“克隆”是指用生命的个体繁殖后代，不通过精卵结合的方式，而是体细胞不断分裂成新的生命体。比如，柳树枝通过扦插就能繁殖后代，低等动物如草履虫、变形虫也是能过体细胞分裂来繁殖后代。克隆羊“多莉”不是通过受精卵结合，而是通过白色绵羊提供的乳腺细胞（体细胞）的核移植而产生的。
遗憾的是，2003年2月，只活了普通绵羊年龄一半（6年）的“多莉”死去了，引起了人们对克隆技术的反思。
（4）胚胎干细胞
早在20世纪初期，科学家们已提出动植物细胞的全能性理论。所谓植物的全能性就是指植物物体的任何一个细胞，都包含其个体遗传的全部信息，在离体培养的条件下，植物原生质体能成长为完整的植株。对动物细胞而言，情况远为复杂。实验已表明，小白鼠的神经细胞决不会分化出其他组织的细胞，更不会长出一只完整的小白鼠。但动物体内有全能性的细胞，如低等动物的鱼，两栖类等，从二细胞到囊胚期的细胞都具有全能性，高等动物从胚胎二细胞到64细胞以及内细胞也具有发育的全能性。
现在，已从小白鼠细胞团分离出全能性的干细胞。胚胎干细胞简称ES细胞，是正常二倍体型，像早期胚胎细胞一样具有发育上的全能性。
利用干细胞的全能性，可以通过细胞基因的定向诱导，形成我们需要的组织和器官，为真正实现组织、器官丧失或功能障碍永久性置换和替代提供了条件，称为组织工程。
1999年，人类干细胞研究被美国《科学》杂志推举为21世纪最重要的研究领域之一，并被评为当年十大科学成就之首。
2004年2月，韩国和美国科学家成功克隆出了人类早期胚胎，并从中提取出胚胎细胞。这是科学家首次利用克隆技术获得人类胚胎干细胞。
（5）克隆人的技术问题
克隆的意思是创造与上一代哺乳动物基因完全相同的下一代。一般是用被克隆者的一个细胞作为传递基因的母细胞进行克隆，用这种方法创造的人叫克隆人。
目前，克隆牛、羊、猫、鼠等都获得了成功。2000年，美国科学家用无性繁殖技术成功地克隆出一只叫“泰特拉”的猴子。2001年10月13日，美国一家“高级细胞科技”公司成功克隆世界上第一个人类胚胎。猴子和人类胚胎的克隆成功，意味着克隆人在技术层面上是可能实现的。然而，科学家还注意到那些克隆动物很高的夭折率，所以对克隆人存在着很大的忧虑。为了保证在一定时间内克隆获得成功，就必须有很多的卵细胞、代理母亲和受孕实验。另外，在动物身上获得成功，未必在人身上也能获得成功。更重要的是，这些操作对代理母亲和克隆婴儿将有多大危险，这个问题至今没有得到解决。实际上，动物克隆实验也显示出了克隆的灾难性后果，不少克隆动物面临着各种各样的先天性缺陷，比如器官肥大、代谢紊乱、免疫功能低下等。畸形的动物克隆实验可以中途终止，然而，面对克隆婴儿，科学家怎样担负得起让婴儿夭折的社会责任呢？
