细胞工程即在细胞水平上的生物工程，是指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学及分子生物学的理论与方法，按照人们的需要和设计，在细胞水平上的遗传操作，重组细胞的结构和内含物，以改变生物的结构和功能，即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。细胞工程所使用的技术主要是细胞养殖和细胞融合。
细胞工程作为一种科学研究的新手段，已经渗入到生物工程的各个领域。它在农林、园艺、医学等领域中已经得到广泛的应用。
(1)粮食和蔬菜生产
利用细胞工程技术进行作物育种，是迄今为止人类受益最多的一个方面。运用传统的杂交育种方法，育成一个新品种一般需要8～ 10年，如果利用细胞工程技术对杂种的花药进行离体培养，可以大大缩短育种周期，一般能提前2～3年，而且有利于优良性状的筛选。目前，我国在这一领域已经达到世界先进水平。比如，我国采用花药单倍体育种的方法，培育出的水稻品种或品系有近100个，小麦有30个左右，其中河南省农科院培育的小麦新品种具有抗倒伏、抗锈病、抗白粉病等优良性状。
蔬菜是人类膳食中不可或缺的食物。蔬菜通常以种子、块根、块茎、插扦或分根等传统方式进行繁殖，花费成本比较低。但是，在引种与繁育、品种的种性提纯与复壮、育种过程的某些中间环节方面，植物细胞工程技术仍具有重大意义，例如，从国外引进蔬菜新品种，最初往往只有几粒种子或很少量的块根、块茎等，要进行大规模的种植，必须先大量增殖，这时就可以运用微繁殖技术，在较短时间内迅速扩大群体。另外，还可以结合植物基因工程技术，改良蔬菜品种。
(2)园林花卉
在果树、林木生产实践中，细胞工程技术的应用主要体现在微繁殖技术和去病毒技术两方面。几乎所有的果树都患有病毒病，并且大多是通过营养体繁殖代代相传的。用去病毒试管苗技术，可以有效地防止病毒病的侵害，恢复种性并加速繁殖速度。目前，香蕉、柑橘、山楂、葡萄、桃、梨、荔枝、龙眼、核桃等10多种果树的试管苗去病毒技术都已日臻成熟。
植物细胞工程技术使现代花卉生产发生了革命性的转变。1960年，科学家首次利用微繁殖技术将兰花的愈伤组织培养成植株后，很快形成了以组织培养技术为基础的工业化生产体系——兰花工业。现在，世界兰花市场上有150多种产品，其中大部分都是运用快速微繁殖技术得到的试管苗。从此，市场供应就摆脱了气候、地理以及自然灾害等因素的限制。
(3)临床医学和药物
1975年，英国剑桥大学的科学家利用动物细胞融合技术首次成功获得单克隆抗体，自此以后，很多人类无法治愈的病毒性疾病得以攻克。用单克隆抗体可以检测出多种病毒中极其细微的株间差异，鉴定细菌的种型和亚种。这些都是传统血清法或动物免疫法无法做到的，而且这种方法诊断非常准确，从而使误诊率大大降低。例如，抗乙型肝炎病毒表面抗原的单克隆抗体，其灵敏度比当前最佳的抗血清要高出100倍，能检测出抗血清的60%的假阴性。
生物药品主要有各种疫苗、菌苗、抗生素、生物活性物质、抗体等，是生物体内代谢的中间产物或分泌物。过去制备疫苗主要是从动物组织中提取，得到的产量很低而且很费时。现在，通过培养、诱变等细胞工程或细胞融合途径，不仅大大提高了效率，而且能制备出多价菌苗，可以同时抵御2种以上的病原菌的侵害。用同样的方法，还可以培养出能在培养条件下长期生长、分裂并能分泌某种激素的细胞系。
（4）繁育优良品种
目前，人工受精、胚胎移植等技术已经广泛应用于畜牧业生产。精液和胚胎的液氮超低温（-196℃）保存技术的综合使用，使优良公畜、禽的交配数及交配范围大大扩展，并且突破了动物交配的季节限制。另外，可以从优良母畜或公畜中分离出卵细胞和精子，在体外受精，然后再将人工控制的新型受精卵种植到种质较差的母畜子宫内，从而繁殖优良新个体。综合运用各项技术，如胚胎分割技术、核移植细胞融合技术、显微操作技术等，在细胞水平上改造卵细胞，还可以创造出高产奶牛、瘦肉型猪等新动物品种。
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