วิศวกรรมระดับโมเลกุล หมายถึง การออกแบบสร้างโมเลกุลที่มีคุณสมบัติตามที่เราต้องการ เช่น เป็นเอนไซม์หรือตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีที่ดียิ่งกว่า มีความอยู่ตัวสูงกว่าเอนไซม์ในธรรมชาติและเป็นฮอร์โมนที่มีฤทธิ์สูงกว่าฮอร์โมนที่มีในธรรมชาติ เป็นต้น การออกแบบนี้ทำได้ด้วยเทคนิคหลายวิธี เช่น ศึกษาโครงสร้างสามมิติของเอนไซม์หรือฮอร์โมนที่มีอยู่แล้วในธรรมชาติสารเหล่านี้เป็นโปรตีนซึ่งมีลักษณะเป็นสายยาวที่ขดตัวไปมาอย่างสลับซับซ้อน และโครงสร้างที่สลับซับซ้อนนี้เองที่เป็นตัวทำให้มันมีคุณสมบัติพิเศษต่างๆ ในปัจจุบันอาจเปลี่ยนแปลงโครงสร้างนี้ได้ตามที่ต้องการ โดยใช้วิธีทางพันธุวิศวกรรม
