根據其自身發展，食品生物技術主要研究內容包括如下方麵。
一、食品與基因工程
基因工程又稱遺傳工程，它是在體外將異源DNA（目的基因）與基因載體（質粒、病毒等）重組成複製子並轉移至宿主細胞的過程。這種以分子生物學為基礎，以DNA重組技術（或稱克隆技術）為手段，實現動物、植物、微生物等不同種之間的基因轉移或DNA重組。利用這一高新技術，已在醫藥、食品、化工、環境等部門得到廣泛應用，在食品工業及科技領域已實現食品原料或食品微生物的改良。改革著傳統的食品加工工藝或者在此基礎上，采用DNA分子克隆對蛋白質分子進行定位突變（site directed mutagenesis）和體外定向進化等技術的所謂蛋白質工程（protein engineering），這對提高食品營養價值、功能蛋白質和酶的穩定性、食品加工性能和實現食品工業現代化，具有重要的科學價值和應用前景。
二、食品與酶工程
酶是活細胞產生的具高度催化活性和高度專一性的生物催化劑。為了提高酶催化各種物質的轉化，以實現控製性工程的能力，酶工程發揮著極其重要的作用。所謂酶工程是把酶或細胞或經過修飾後直接應用於化學反應的生物催化工程，包括固定化酶、固定化細胞和固定化活細胞體係等。固定化酶是把水溶性酶經物理學或化學方法製備成不溶於水，但同樣能催化底物反應的固相狀態的酶。後來又發展為整個細胞固定化並同時使細胞增殖和提高其催化活性。它除了具有高度專一性和催化活性外，還能使反應過程管道化、自動化和數控化。因而，對食品、醫藥、化工、環保等部門的傳統工藝革新產生重大作用。
酶工程的應用能有效地改造傳統的食品工業。如在美國從20世紀70年代采用這一新技術，使玉米澱粉經酶法液化、糖化和葡萄糖異構化。並采用固定化技術，已成功地工業化生產第一代、第二代和第三代的高果糖漿（high fructose glucose syrup,HFGS）。其中果糖含量分別為42%、55%和90%以上，以代替蔗糖用作飲料和食品的甜味劑。僅美國的可口可樂和百事可樂兩家飲料公司，每年就消耗高果糖漿500萬～600萬t以代替原來使用的蔗糖，既提高了飲料質量，又有利於人類的健康,這是一個非常成功的技術革新。采用生物技術不僅可以改良食品工業原料和材料品種，提高和改善食品用酶的穩定性，還可以修飾蛋白質分子，分離提純各種活性成分以提高其營養價值。同時，酶的催化作用，還可有效地利用農副產品加工中的廢料、廢渣、廢氣，可使食品工廠變廢為寶。有利於食品工廠逐步實現“清潔生產”和循環經濟。
三、食品與發酵工程
發酵工程是生物技術的重要組成部分，是生物技術和食品技術產業化的重要手段。其涵義是采用現代發酵設備，使經微生物育種和基因重組技術改良的細胞或經其他現代技術改造的菌株進行放大培養和控製發酵，獲得工業化生產預定的食品產品或食品的功能成分。
生物技術起源於傳統的食品發酵，而現代生物技術首先在食品加工中得到廣泛的應用。例如，改良麵包酵母菌種是基因工程應用於食品工業中的第一個例子。其原理是將具有較高活力的酶基因轉移至釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），使麵包酵母顯著地提高麥芽糖透性酶（maltose permease）及麥芽糖酶（maltase）的活力，進而使麵團發酵時產生大量的CO2，形成膨發性能良好的麵團，從而提高麵包質量和生產效率。又例如製造幹酪的凝乳酶，過去是從小牛胃中提取的，為了滿足世界幹酪的生產，每年大約需要宰掉4000萬頭小牛。而現在，采用基因工程技術，把小牛胃中凝乳酶的基因轉移至大腸杆菌（E.coli）或酵母中，便可通過微生物發酵方法生產凝乳酶，並通過基因增殖來適應幹酪的生產。
現代的發酵工程是在傳統發酵基礎上，結合DNA重組技術、細胞融合、酶工程、分子修飾和其他分子改造工程等技術，進行大規模控製性發酵。這種新型發酵技術，投資少、見效快、汙染小，已日益成為全球經濟的重要組成部分。