พันธุวิศวกรรม (genetic engineering) คือกระบวนการที่ได้นำความรู้ต่างๆที่ได้จากการศึกษาชีววิทยาระดับโมเลกุล หรือ อณูชีววิทยา (molecular biology) นำมาประยุกต์ใช้ใน การปรับเปลี่ยน, ดัดแปลง, เคลื่อนย้าย, ตรวจสอบ สารพันธุกรรม[ดีเอ็นเอ (DNA)], ยีน(gene) และผลิตภัณฑ์ของสารพันธุกรรมอย่างพวกอาร์เอ็นเอ(RNA)และโปรตีนของสิ่งมีชีวิต เพื่อนำมาใช้ให้เป็นประโยชน์
โดยปกติแล้ว พันธุวิศวกรรม (genetic engineering) จะเป็นการตัดต่อยีน(gene)หรือเป็นการเคลื่อนย้ายยีน (transgenesis)จากสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งใส่เข้าไปกับยีน(gene)ของสิ่งมีชีวิตอีกชนิดหนึ่ง นั่นคือทำให้เกิดการถ่ายทอดของยีน(gene)และลักษณะที่ยีน(gene)นั้นได้ทำการควบคุมอยู่ เพื่อให้สิ่งมีชีวิตที่ถูกนำยีน(gene)ใส่เข้าไป มียีน(gene)ที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ โดยอาจทำการเพิ่มปริมาณยีน(gene)ขึ้นอีกเพื่อให้มีปริมาณที่มากเพียงพอที่จะนำไปทำให้ได้ผลผลิตมีคุณภาพที่ดีขึ้น และทำให้ได้ปริมาณของผลผลิตที่สูงขึ้นอีกด้วย โดยที่พันธุวิศวกรรม (genetic engineering)อาจจะทำให้เกิดสิ่งมีชีวิตรูปแบบใหม่(novel)ที่อาจไม่เคยปรากฏในธรรมชาติมาก่อน
ตัวอย่างที่ทำพันธุวิศวกรรม (genetic engineering) เช่น การใส่ยีน(gene)ที่สร้างฮอร์โมนอินซูลิน(Insulin)เข้าไปในแบคทีเรียหรือยีสต์ เพื่อให้สิ่งมีชีวิตเหล่านี้สามารถผลิตฮอร์โมนอินซูลิน(Insulin)ได้ แล้วทำการเพาะเลี้ยงสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ให้ได้ในปริมาณที่มากเพื่อจะได้ผลิตฮอร์โมนอินซูลิน(Insulin)ได้มากตาม โดยสามารถนำมาทำการสกัดให้บริสุทธิ์เพื่อใช้ทำการรักษาผู้ป่วยที่เป็นโรคเบาหวานได้ เป็นต้น
สิ่งมีชีวิตที่ได้จากพันธุวิศวกรรม (genetic engineering)ที่เกิดจากการเคลื่อนย้ายยีนเรียกว่า สิ่งมีชีวิตเคลื่อนย้ายยีน (transgenic organisms) อย่างในกรณีของพืชก็จะถูกเรียกว่า transgenic plants (พืชเคลื่อนย้ายยีน หรือ พืชดัดแปลงพันธุกรรม) แต่มักจะเรียกสิ่งมีชีวิตที่ได้จากพันธุวิศวกรรม (genetic engineering)รวมๆโดยทั่วๆไปว่าเป็น สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม หรือ สิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรม (genetically modified organisms, GMOs)
โดยที่มีการกล่าวกันว่าการเกิดพันธุวิศวกรรม(genetic engineering)คือการปฏิวัติครั้งใหญ่ในด้านการเกษตร และการแพทย์ ที่เรียกว่า Genomic revolution