基因工程的上游工程主要是目的基因的制取和
无性繁殖。具体地说是从生物体的组织、器官或细胞制取目的基因或者人工合成目的基因，将目的基因与载体的DNA拼接，使重组体分子导入受体细胞，筛选和进行无性繁殖。这个过程可以称为基因克隆。
基因克隆是70年代发展起来的一项具有革命性的研究技术，可概括为∶分、切、连、转、选。最终目的在于通过相应技术手段，将目的基因导入
寄主细胞，在宿主细胞内目的基因被大量的复制。
基因是细胞内
DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。基因控制蛋白质合成，是不同物种以及同一物种的不同个体表现出不同的性状的根本原因，即所谓"种瓜得瓜，种豆得豆"，"一母生九子，九子各不同"。基因通过
DNA复制及细胞分裂把遗传信息传递给下一代，并通过控制蛋白质的合成使遗传信息得到表达。
"分"是指分离制备合格的待操作的DNA，包括作为运载体的DNA和欲克隆的目的DNA。"切"是指用序列特异的
限制性内切酶切开载体DNA，或者切出目的基因;"连"是指用
DNA连接酶将目的DNA同载体DNA连接起来，形成重组的DNA分子;"转"是指通过特殊的方法将重组的DNA分子送入宿主细胞中进行复制和扩增;"选"则是从宿主群体中挑选出携带有重组DNA分子的个体。
基因工程技术的两个最基本的特点是分子水平上的操作和细胞水平上的表达，而分子水平上的操作即是体外重组的过程，实际上是利用工具酶对DNA分子进行"外科手术"。