מחקר, פיתוח ושימוש במערכות ביולוגיות לתהליכי ייצור או אנליזה בתחומי התעשייה, הרפואה והחקלאות, נקרא – ביוטכנולוגיה. מערכות אלו כוללות בעיקר מערכות תאים (חיידקים, שמרים, פטריות, אצות תאים ורקמות מצמחים ומבעלי חיים) או אנזימים וחומרים אחרים המופקים מהן.
תוכנית הלימודים בביוטכנולוגיה נשענת בעיקר על מקצועות היסוד של מדעי החיים: ביוכימיה, מיקרוביולוגיה, הנדסה גנטית ואימונולוגיה. מקצועות אלה מספקים את בסיס הידע לפיתוח האמצעים הדרושים לשם הזיהוי, האפיון והבקרה של המערכות הביולוגיות, בעיקר ברמה התאית והמולקולרית.
הלימודים במגמת ביוטכנולוגיה הם לקראת 10 יחידות בגרות מדעית, מתוכן 5 יחידות הן פרויקט גמר, המבוצע באוניברסיטת ת"א במשך שנות הלימודים בי"א וי"ב.
מערך הלימודים במגמה לביוטכנולוגיה חושף את התלמידים לענף מדעי מרתק הנמצא בתנופת התפתחות, ומקרב אותם לנעשה כיום בתעשייה ובמחקר בתחום הרפואה והאבחון.
על מנת לתת ביטוי נכון למהות המחקרית-ניסויית של מדע בכלל ומדע יישומי בפרט מושם דגש מיוחד על התנסות פעילה בחקר ניסויי מעבדתי ברמה מתקדמת, במעבדת ביה"ס, בתעשייה או במכוני מחקר, התנסות פעילה בחקר מתוקשב ביואינפורמטי, סיורים וימי עיון בתעשייה וקריאה מדעית בתחומי תוכן רלוונטיים.
