การปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์ในอดีต ใช้วิธีผสมพันธุ์ระหว่างพันธุ์พ่อกับพันธุ์แม่ ที่มีลักษณะที่ต้องการ แล้วทำการคัดเลือก จนได้ลูก ที่มีลักษณะดี ที่ได้จากทั้งแม่และพ่อ แต่ปัญหาสำคัญของการปรับปรุงพันธุ์ด้วยวิธีผสมพันธุ์คือ ใช้ระยะเวลานาน กว่าจะได้พืชหรือสัตว์ที่มีลักษณะตามต้องการ และสามารถทำได้ เฉพาะสิ่งมีชีวิตที่เป็นสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน หรือใกล้เคียงกันเท่านั้น ขณะที่ลักษณะต่างๆ ที่ต้องการ อาจมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตอื่น ที่ไม่สามารถนำมาผสมกับสิ่งมีชีวิตที่ต้องการได้ วิธีการด้านเทคโนโลยีชีวภาพจึงนำมาใช้ เพื่อลดข้อจำกัดเหล่านั้น

ในพืชมีการนำเอาเทคนิคการผสมเซลล์มาใช้ โดยนำเอาเซลล์ที่ไร้ผนัง ๒ เซลล์ มารวมกัน โดยการกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้า หรือการใช้สารเคมีพวก polyethylene glycol ซึ่งสามารถทำได้ แม้ว่าเซลล์ทั้ง ๒ เซลล์จะมาจากพืชต่างพันธุ์ หรือต่างชนิดกัน ทำให้เกิดการสร้างสายพันธุ์ใหม่จากการรวมสารพันธุกรรมของพืช ๒ พันธุ์เข้าด้วยกัน ก่อนนำไปพัฒนาให้เป็นต้นพืชใหม่ต่อไป การรวมเซลล์ไร้ผนัง เพื่อสร้างพืชพันธุ์ใหม่ นิยมทำในพืชหลายชนิด เช่น กล้วยไม้ ยาสูบ

วิธีการทางพันธุศาสตร์โมเลกุล และพันธุวิศวกรรม ได้นำมาใช้ เพื่อหายีนควบคุมลักษณะที่สนใจ ที่ได้จากการทำแผนที่ทางพันธุกรรม ในสิ่งมีชีวิตต่างๆ ก่อนนำมาส่งถ่ายเข้าสู่พืชหรือสัตว์ ทำให้เกิดการแสดงออก ในลักษณะทางพันธุกรรมที่ควบคุมโดยยีน ที่ทำการส่งถ่ายเข้าไป ซึ่งมีขั้นตอนมากมาย ตั้งแต่การค้นหายีน การแยกยีน การเพิ่มปริมาณยีน และการต่อเชื่อมยีนที่ใช้ในการตรวจสอบ เพื่อใช้คัดเลือกเนื้อเยื่อที่ได้รับยีน การสร้างเนื้อเยื่อเพื่อใช้เป็นเนื้อเยื่อเป้าหมายในระบบการส่งถ่ายยีน และการนำเอาวิธีการ ส่งถ่ายยีนวิธีการต่างๆ มาใช้ การแปลงพันธุกรรมโดยใช้วิธีการส่งถ่ายยีน ส่วนใหญ่ทำกันมากในกลุ่มของพืชไร่มากกว่าในพืชกลุ่มอื่น หรือในสัตว์ พืชที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมที่สำคัญ ได้แก่ ข้าวโพด และถั่วเหลือง ที่ต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืช ข้าวที่ต้านทานต่อโรคใบไหม้ และฝ้ายที่ต้านทานต่อการเข้าทำลายของหนอนเจาะสมอฝ้าย ในปัจจุบันมีพันธุ์พืชหลากหลายพันธุ์ ที่กำลังมีการตัดต่อยีนกันอยู่ ในห้องปฏิบัติการทางเทคโนโลยีชีวภาพทั่วโลก ขณะที่มีพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรมนับพันชนิดอยู่ในขั้นตอน การทดสอบภาคสนาม โดยส่วนใหญ่อยู่ในประเทศสหรัฐอเมริกา และจำนวนนับ ๑๐ ชนิด ที่ผ่านการทดสอบภาคสนามขั้นตอนสุดท้าย จนกระทั่งได้รับการจดทะเบียนการค้าเรียบร้อยแล้ว

วิทยาการด้านเทคโนโลยีชีวภาพจึงเป็น วิธีการสำคัญวิธีหนึ่ง ที่เข้ามามีบทบาทในการพัฒนาศักยภาพของงานด้านการเกษตร ทั้งในด้านการปรับปรุงปริมาณ และคุณภาพ ของผลิตผลทางการเกษตรให้ได้ตรงตามความต้องการ นอกจากนี้ ยังมีส่วนช่วยในกระบวนการตรวจสอบความสัมพันธ์ การจำแนก การยืนยันสายพันธุ์พืชและสัตว์ รวมทั้ง การนำมาใช้ในกระบวนการผลิต และการค้า ของผลิตผลทางการเกษตร ทั้งในส่วนของการตรวจสอบการปลอมปน และการใช้สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม ในผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร ซึ่งส่งผลต่อการค้า และการส่งออก ฉะนั้นการศึกษา และการพัฒนาความรู้ทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพให้เข้าใจอย่างถ่องแท้ และนำมาประยุกต์ใช้ในด้านการเกษตรอย่างมีประสิทธิภาพ ย่อมส่งผลต่อการพัฒนาคุณภาพชีวิตของประชากร รวมถึงการสร้างระบบเศรษฐกิจที่มั่นคงของประเทศ