合成生物學制造化學品的步驟如下：1.設計代謝路徑；2.找到各步生化反應所需的酶；3.將所需酶對應的基因片段組裝至底盤細胞，實現代謝路徑的創建；4.對人工代謝途徑進行優化，實現多個酶的協同平衡；5.提高人工細胞的生理性能，使其滿足工業化生產的要求。
與傳統的化學合成相比，合成生物學生產化學品有以下幾點優勢：1.原材料具有可再生性：傳統化學合成的原料主要來自石油和煤炭等化石能源，而合成生物學所用的原材料以生物質為主，具有數量巨大、價格低廉、可實現碳循環等特點。2.環境友好：傳統化工過程中的“三廢”污染嚴重，合成生物學則是一種綠色制造方式。3.安全性高：安全性高體現在兩個方面，一是生產過程通常在常溫常壓下進行，反應安全，條件簡單。二是生物法產品具有食品安全性，化工合成過程中常有重金屬和有機溶劑殘留，而生物法可以克服這一問題。
基因測序、基因編輯和基因合成技術的進步是合成生物學近年來能夠取得突破的關鍵。目前已有三代基因測序技術，第一代技術讀長較長，但通量低；第二代技術通量高但讀長短；第三代技術通量更高，讀長也更長，但準確率較低。當前主流的測序技術仍是第二代技術。第二代技術自身在不斷改進，使得成本大幅下降。舉例說明，2003 年繪制人類基因組圖譜的花費約 30 億美元，2019 年僅需花費不到 1000 美元，未來十年甚至更短的時間內，成本可能會降到 100 美元以下。成本下降使得大規模測序得以推廣，同時積累了大量的生物數據，以便科學家更好的理解生物學。
