합성생물학은 생물학 기반 새 장치와 시스템 설계 및 엔지니어링을 통한 기존 자연 논리시스템 재설계를 목표로 한다. 기존 생명공학에 부족한 공학 개념을 보완해 합성된 유전자로 생명현상을 합리적으로 디자인한다.
합성생물학은 생물학을 기반으로 새로운 장치와 시스템을 설계하고 엔지니어링하여 기존의 자연의 논리시스템을 재설계하는 것을 목표로 하는 유전공학 기술 발전의 연장선에 있는 일련의 기술 발전과정 중 하나이다. 합성생물학에 내재된 주요 개념은 “합리적인 디자인”으로 생명공학 기술에 상업화의 패러다임을 반영한 것으로 볼 수 있다. 기존의 생명공학은 단지 생명현상의 복잡성을 설명하기 위해 분자 수준에서 이해하려고 노력하였기 때문에 공학에서 중심이 되는 직교성, 계층의 추상화, 제조와 설계 분리, 표준화 및 상호 운용성과 같은 개념이 크게 결여되어 있다. 그러나 합성생물학은 기존의 생명공학에 부족한 공학적인 개념을 보완하여 합성된 유전자로 생명현상을 합리적으로 디자인한다는 점에서 유전공학이나 유전자 재조합기술과는 차이가 있다.