代谢工程学是指利用基因工程或是分子生物学技术，将生体内之代谢途径改变，通常改变生体内化学反应之酶。它来自于发酵学。代谢工程技术目前以微生物利用为主，改变工业微生物之代谢路径，生产所需要的化学物质，如抗生素。

代谢工程（Metabolic engineering）又称途径工程，一般定义为通过某些特定生化反应的修饰来定向改善细胞的特性，或是利用重组DNA技术来创造新的化合物。

这一概念由美国学者Bailey J E于1991年首先提出。其将代谢工程定义为：用重组DNA技术来操纵细胞的酶运输和调节功能从而改进细胞的活性。Stephanopouls等认为，代谢工程是一种提高菌体生物量或代谢物产量的理性化方法。Cameron等的定义则精炼一些，即用重组DNA技术有目的地改造中间代谢。