基因由人体细胞核内的DNA（脱氧核糖核酸）组成，千变万化的基因排序决定了人类的遗传变异特性。有的科学家把基因组图谱看成是指路图，或化学中的元素周期表；也有科学家把基因组图谱比作字典。但不论是从哪个角度去阐释，破解人类自身的基因密码，以促进预防疾病、维护人类健康、延长寿命，其应用前景都是极其美好的。下面就介绍基因在各个领域中所发挥的应用。
1.生产领域的应用
目前，在我国的食用油中，转基因大豆油已经占到1/3.另外在很多作物品种上，人们都可以利用基因技术进行品种改良。例如，科学家可以把某种肉猪体内控制肉的生长基因植入鸡体内，从而让鸡也获得快速增肥的能力。但是，转基因原料食品经过人为控制，而不是自然选择，对食用者可能造成不可知的危害。华中农业大学的张启发院士认为：“转基因技术为作物改良提供了新手段，同时也带来了潜在的风险。基因技术本身能够进行精确的分析和评估，从而有效地规避风险。对转基因技术的风险评估应以传统技术为参照。科学规范的管理可为转基因技术的利用提供安全的保障。”
2.军事方面的应用
生物武器已经使用了很长的时间。细菌战令人闻之色变。但是，现代社会中制造出的基因武器却更加令人胆寒，因为基因武器可能针对人的基因缺陷研究出专门的病毒，使敌人没有还手之力。
3.环境保护方面的应用
我们可以针对一些破坏生态平衡的动植物，研制出专门的基因药物，既能高效的杀死它们，又不会对生态平衡造成影响，还能节省成本。例如一直危害我国淡水区域的水葫芦，如果有一种基因产品能够有针对性杀灭水葫芦，那每年就可以节省几十亿元了。
科学是一把双刃剑，基因工程也不例外。我们要发挥基因工程中能造福人类的部分，抑制它对人类可能造成的危害。
4.医疗方面的应用
随着人类对基因研究的不断深入，发现许多疾病是和基因结构与功能发生改变所分不开的。科学家将不仅能发现有缺陷的基因，而且还能掌握如何进行对基因诊断、修复、治疗和预防，这是生物技术发展的前沿。这项成果将给人类的健康和生活带来不可估量的利益。
所谓基因治疗是指用基因工程的技术，将正常的基因转入病患者的细胞中，以取代病变基因，从而产生缺乏的物质，或者通过关闭或降低异常表达的基因等途径，达到治疗某些遗传病的目的。目前，已发现的遗传病有6500多种，其中不仅是基因缺陷引起的就有约3000多种。因此，遗传病是基因治疗的主要对象，这也是基因治疗的最佳方式。第一例基因治疗是美国在1990年进行的。当时，一个4岁和一个9岁的小女孩由于体内腺苷脱氨酶缺乏而患了严重的联合免疫缺陷症。科学家对她们进行了基因治疗并取得了成功。这一开创性的工作标志着基因治疗已经从实验研究阶段过渡到临床实验阶段。1991年，我国首例B型血友病的基因治疗临床实验也获得了成功。
基因治疗的最新进展是基因枪技术的应用。其试验方法是将特定的DNA用改进的基因枪技术射入小鼠的肌肉、肝脏、脾、肠道和皮肤，取得了成功。这一成功预示着，在未来人们可以利用基因枪传送药物到人体内的特定部位，以取代传统的接种疫苗，并用基因枪技术来治疗遗传病。
目前，科学家们正在研究的是胎儿基因疗法。如果现在的实验疗效能够得到进一步确证的话，就有可能将胎儿基因疗法扩大到其他遗传病，以防止出生患遗传病症的新生儿，从而从根本上提高全人类的健康水平。
5.药物方面的研究
广义地说，凡是在药物生产过程中涉及应用基因工程的，都可以称为基因工程药物。这方面的研究具有十分诱人的前景。
基因工程药物研究的重点从蛋白质类药物，如胰岛素、人生长激素、促红细胞生成素等的分子蛋白质，转移到寻找较小分子蛋白质药物。这是因为蛋白质的分子一般都比较大，不容易穿过细胞膜被人体吸收，因而影响其药理作用的发挥，而小分子药物在这方面就具有明显的优越性。另一方面也是对疾病的治疗思路的开阔，从单纯的用药发展到用基因工程技术或基因本身作为治疗手段。
现在，还有一个引起普遍关注的问题，就是许多过去被征服的传染病，由于细菌产生了耐药性，又卷土重来，简单地说，就是原来的抗生素已经不能消灭这些细菌。其中最值得引起注意的是结核病。据世界卫生组织报告，现已出现全球肺结核病危机。本来即将被消灭的结核病又死灰复燃，而且出现了多种耐药结核病。据统计，全世界现有17.22亿人感染了结核病菌，每年新出现900万结核病人，约有300万人死于结核病，相当于每10秒钟就有一人死于结核病。科学家还指出，在今后的一段时间里，会有数以百计的感染细菌性疾病的人将无药可治，现有的抗生素已经无能为力。同时，病毒性疾病日益增多，防不胜防。
不过天无绝人之路，科学家们也在寻找解决的办法，他们在人体、昆虫和植物种子中找到一些小分子的抗微生物多肽，它们的分子量小于4000，仅有30多个氨基酸，具有强烈的广普杀伤病原微生物的活力，对细菌、病菌、真菌等病原微生物能产生较强的杀伤作用，有可能成为新一代的“超级抗生素”。除了用它来开发新的抗生素外，这类小分子多肽还可以在农业上用于培育抗病作物的新品种。
6.加快农作物新品种培育方面的研究
科学家们在利用基因工程技术改良农作物方面已取得重大进展，一场新的绿色革命近在眼前。这场新的绿色革命的一个显著特点就是生物技术、农业、食品和医药行业将融合到一起。
上世纪五、六十年代，由于杂交品种推广、化肥使用量增加以及灌溉面积的扩大，农作物产量成倍提高，这就是著名的“绿色革命”。但是这种方法已经达到瓶颈，目前已很难再使农作物产量有进一步的提高。
基因技术的突破使科学家们得以用传统方式难以想象的速度和方式改良农作物。例如，基因技术可以使农作物自己释放出杀虫剂，减少农药的使用，生产更环保的农作物。可以使农作物种植在贫瘠的旱地或盐碱地上，或者生产出营养更丰富适合不同人群的食品。科学家们还在开发可以生产出能够防病的疫苗和食品的农作物。
基因技术也使开发农作物新品种的时间大为缩短。利用传统的育种方法，需要七、八年时间才能培育出一个新的植物品种，基因工程技术使研究人员可以将任何一种基因注入到一种植物中，从而培育出一种全新的农作物品种，时间则缩短一半以上。虽然第一批基因工程农作物品种5年前才开始上市，但现在美国种植的玉米、大豆和棉花中的一半都使用基因工程培育的种子。据估计，今后5年内，美国基因工程农产品和食品的市场规模将从40亿美元扩大到200亿美元，20年后达到750亿美元。
尽管还有不少人、特别是欧洲国家消费者对转基因农产品心存疑虑，但是专家们指出，利用基因工程改良农作物已势在必行。这首先是由于全球人口的压力不断增加。相关研究指出，今后40年内，全球的人口将比目前增加一半，为此，粮食产量必须增加75%即使是现在，在非洲南亚等许多国家也在发生粮食危机，而产量大的转基因作物是解决这一问题的途径之一。另外，人口的老龄化对医疗系统的压力不断增加，开发可以增强人体健康的食品十分必要。
7.分子进化工程的研究
分子进化工程是继蛋白质工程之后的第三代基因工程。它通过在试管里对以核酸为主的多分子体系施以选择的压力，模拟自然中的生物进化历程，以达到创造新基因、新蛋白质的目的。
要达到这个目的需要三个步骤，即扩增、突变和选择。扩增是使所提取的遗传信息DNA片段分子获得大量的拷贝；突变是在基因水平上施加压力，使DNA片段上的碱基发生变异，这种变异为选择和进化提供原料；选择是在表型水平上通过适者生存，方式固定变异。这三个过程紧密相连，缺一不可。
现在，科学家已经应用这个方法，通过试管里的定向进化，获得了能抑制凝血酶活性的DNA分子，这类DNA具有抗凝血作用，它有可能代替溶解血栓的蛋白质药物，来治疗心肌梗塞、脑血栓等疾病。