交叉学科：合成生物学是在分子生物学、系统生物学等众多学科发展到一定阶段的基础上诞生的，在现代生物学和系统科学以及合成科学基础上发展起来、融入工程学思想和策略，融合了生物学、化学、物理学、数学、信息科学、工程科学、计算机科学等相关学科的新兴交叉学科。其概念经常与基因工程和发酵工程混淆：人类利用微生物发酵生产食品已有几千年的历史，但是早前的人们尚未完全认识发酵过程，此时期的发酵生产活动全凭经验，多为非纯种培养，发酵产品极易被杂菌污染，这属于自然发酵时期。
合成生物学是直接建立在基因工程之上的，基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，在原有遗传特性基础上增加新的特性，获得新的品种，生产新的产品。
多学科交叉
亿欧智库：合成生物学多学科交叉
”工程材料学学合成生物学物理学计算机学生物化学信息学
与分子生物学
合成生物学与分子生物学密不可分。分子生物学主要是在分子水平上对生命现象运行进行研究。合成生物学的发展，通过对现有生物元件的改造或者重新构建新的生物元件，从而构建出新的遗传系统，对于研究生命的起源与基因的编码功能等具有重要意义。
与系统生物学
合成生物学与系统生物学有着非常紧密的关系，系统生物学通过定量分析、数学模拟、建模等方法对系统或系统中的各个组件进行解核后所得到的数据，可以经合成生物学的解耦将系统分解为生物元件。这也是合成生物学的重要持性之一，即合成生物学的关键是将生物元件模块化与标准化，它是一种从头合成复杂生命系统的技术。
与基因工程
遗传工程也称基因工程，合成生物学是直接建立在基因工程之上的，但由于合成生物学的方法包括从头设计和建造生物体系，而基因工程主要是聚焦于自然生物体系的改造，所以合成生物学可以看作遗传工程的进一步发展。相对于基因工程来说，合成生物学具有方法更加灵活、规模更加庞大的典型特点。
