합성생물학은 두 방법으로 생명시스템을 설계한다. 상향식은 임의로 시스템 경로를 설계해 비생물 수준 합성은 쉬우나 실제 발현은 어렵다. 하향식은 자연계 시스템을 수정하기 때문에 복잡한 변화를 주기에는 어렵다.
분석한 유전정보를 바탕으로 합성생물학은 두 가지 방법으로 원하는 특성을 만드는 생명시스템을 설계하게 됩니다. 하나는 생물 단계에서 삽입과 삭제를 통해 필요한 시스템을 설계하는 하향식Top-down이고 다른 하나는 비생물 수준의 유전정보들을 하나씩 모아 합성해 거꾸로 생명시스템을 설계하는 상향식Bottom-up입니다. 두 방법은 모두 목표하는 생명시스템을 합성해낸다는 공통점이 있습니다. 하지만 하향식의 경우는 자연계에 존재하는 생명시스템을 조금씩 수정하기 때문에 한 번에 복잡한 변화를 주기에는 어렵다는 단점이 있고, 상향식의 경우 자연계에 존재하는 형태가 아니라 임의로 원하는 시스템 경로를 설계하는 것이기 때문에 비생물 수준에서 합성은 쉬우나 합성 후 실제로 발현시키는 것이 어렵다는 단점이 있습니다.