A pesquisa e desenvolvimento (P&D) em biotecnologia foca nos processos de vida celular para auxiliar no diagnóstico de doenças, produzir fármacos mais eficazes, melhorar terapias e gerar produtos de consumo aprimorados. Pesquisadores biotecnológicos estudam organismos microscópicos (ex.: bactérias, vírus, protozoários, fungos e algas microscópicas) e componentes subcelulares (ex.: DNA, RNA e enzimas) para determinar seus efeitos no ambiente ou no corpo humano. Trabalham em laboratórios analisando amostras e coletando dados que ajudam empresas a desenvolver novos produtos e técnicas, como vacinas, culturas alimentares resistentes a doenças, produtos de limpeza enzimáticos, biocombustíveis e terapias gênicas.
A pesquisa e desenvolvimento tem três componentes: pesquisa básica, pesquisa aplicada e desenvolvimento de produtos. A pesquisa básica coleta dados apenas para avançar o conhecimento científico. Com potencial de aplicação questionável, recebe menor atenção no P&D corporativo. A pesquisa aplicada foca no desenvolvimento de produto ou técnica; resolve um problema no mercado (ex.: pesquisa de câncer para desenvolver novos fármacos e terapias). O desenvolvimento aplica os dados da pesquisa para criar produtos reais. Para completar o processo, cientistas testam esses produtos antes de lançá-los aos consumidores.
Cientistas iniciam seu P&D em biotecnologia reunindo-se com executivos da empresa e outras partes interessadas para discutir metas de pesquisa. Então, conduzem experimentos nos níveis celular e subcelular. Após analisar os dados coletados, podem desenvolver e testar um produto ou terapia. Alguns P&D em biotecnologia podem ser feitos em hospitais para analisar efeitos de fármacos ou terapias em pacientes reais.
Pesquisadores em biotecnologia geralmente possuem doutorado em biologia ou subcampo relacionado. Estudaram biologia, química, ciência da computação, engenharia, procedimentos de laboratório, matemática, microbiologia e física. Cientistas podem se especializar em subcampos como agronomia, botânica, medicina ou ciência veterinária.
A indústria farmacêutica emprega a maioria dos cientistas em biotecnologia, segundo o Bureau of Labor Statistics (BLS) dos EUA. Empresas agrícolas, universidades e governo federal também utilizam P&D em biotecnologia. Financiamento pode vir do empregador ou de corporações, como a Biotechnology Research and Development Corporation, ou fundações sem fins lucrativos, como a Fundação Rockefeller. Segundo o National Science Board, US$ 1 bilhão de P&D em biotecnologia foi financiado por empresas de consumo em 2001.
Segundo o BLS, o envelhecimento populacional e a necessidade de novas terapias farmacêuticas e de saúde impulsionarão a demanda por P&D em biotecnologia. Bioinformática, novo ramo da biotecnologia, usa tecnologia da informação para analisar dados genéticos. Pesquisa na área pode auxiliar no desenvolvimento de terapias gênicas. O BLS identifica Califórnia, Nova York, Massachusetts, Illinois, Maryland, Pensilvânia e Nova Jersey como tendo maior emprego na indústria de P&D.