生物化学工程（biochemical engineering），应用化学工程的原理和方法，研究解决有生物体或生物活性物质参与的生产过程即生物反应过程中的基础理论和工程技术问题。它作为生物化学、微生物学及化学工程之间的边缘学科，是生物技术中将近代生物学的成就转变成生产力必不可少的重要组成部分。

1857年法国科学家L.巴斯德首先证明酒精（乙醇）是由活的酵母引起发酵而得到的，其他不同发酵产物是由不同的微生物的作用引起的。在这一启示下，从19世纪80年代起到20世纪30年代末为止，不少发酵产品如乳酸、乙醇、甘油、丙酮、柠檬酸等相继投入生产。这些都是属于第一代的生物产品。第二代的生物产品是40年代随着抗生素工业的兴起而出现的。这一时期，化学工程师成功地解决了好气性微生物的大规模培养中的氧的供应、培养基和空气的灭菌以及产品提取中的关键技术和设备问题，并从中建立了发酵过程中的搅拌通气、培养基和空气灭菌等单元操作，实际上也为生物化学工程的建立奠定了初步的理论基础。1974年以后，生物学出现了以重组DNA 技术和细胞融合技术为代表的一系列新的成就，从而出现了第三代生物产品。这些产品及其生产过程的特点，进一步要求生物化学工程开发新的生物反应器以及新的单元操作。

生物反应过程是利用生物催化剂，即游离或固定化的活细胞或酶以从事生物化工产品的生产过程。当采用活细胞催化剂时称为发酵过程。而利用从细胞中提取得到的酶为催化剂时，则称为酶反应过程。此外，也常把动植物细胞的大量培养列入生物反应过程。有关生物反应过程的特点和规律的研究是生物化学工程主要内容之一。生物反应过程包括4个组成部分：原料预处理；生物催化剂的制备；生物反应（在生物反应器中进行）；生物化工产品的分离和精制。

生物化学工程有以下特点：①由于采用生物催化剂，因此反应可在常温常压下进行。②可采用再生性的生物资源为原料，来源丰富，价格较低。③生产设备较为简单，能量消耗较少。④酶反应的专一性强，转化率高，但成本较高；发酵过程应用面广，成本较低，但反应机理复杂，难以进行控制。

发展趋势包括：①新型生物反应器的研究与开发。②新型分离方法及设备的开发。③各种描述生物反应过程的数学模型的建立。④生产过程控制手段的改造，重点要解决的是各种能反映反应过程变化特性参数的传感器的研制和计算机控制系统的完善。