De synthetische biologie komt voort uit de techniek genetische modificatie. Bij genetische modificatie haalt men handige eigenschappen van het ene organisme en worden deze in het genetische bouwplan van een ander organisme geplakt. Synthetische biologie gaat een stap verder: wetenschappers bouwen organismen met compleet nieuwe functies door stukken DNA zelf aan elkaar te plakken en die in te bouwen. Ze maken allerlei stukjes DNA die voor verschillende functies coderen. Bijvoorbeeld een stukje dat de groeisnelheid bepaalt of een stukje dat zorgt dat een lichtgevend eiwit wordt gemaakt. Zo krijgen ze een gereedschapsdoos gevuld met allerlei eigenschappen waar ze op voort kunnen bouwen. Het onderstaande figuur geeft een mooi overzicht van de ontwikkelingen die hebben geleid tot de hedendaagse synthetische biologie.

Halverwege de twintigste eeuw vonden de eerste ontwikkelingen plaats in de informatietechnologie en moleculaire biologie, waaronder de ontdekking van de dubbel helix structuur van DNA. Niet veel later vind de start plaats van de nanotechnologie. Waarna de moleculaire biologie verandert in gentechnologie. In 1972 werd het eerste organisme, Escherichia coli, genetische gemodificeerd. Aan het einde van de twintigste eeuw start de sneltreinvaart aan nieuwe ontwikkelingen en technologieën, die in het begin van de eenentwintigste eeuw leidt tot het volledig in kaart brengen van het humane genoom. Uit de informatietechnologie, moleculaire biologie en nanotechnologie ontstaat nu het nieuwe vakgebied: de synthetische biologie. Deze technologie is hedendaags nog steeds sterk in ontwikkeling.