Con người đã thay đổi bộ gen của các loài trong hàng nghìn năm thông qua chọn lọc giống, hoặc chọn lọc nhân tạo [19] :1 [20] :1 trái ngược với chọn lọc tự nhiên. Gần đây hơn, nhân giống đột biến đã sử dụng tiếp xúc với hóa chất hoặc bức xạ để tạo ra một tần số cao các đột biến ngẫu nhiên, cho các mục đích chọn lọc. Kỹ thuật di truyền như là sự thao túng trực tiếp DNA của con người bên ngoài quá trình lai tạo và đột biến mới chỉ tồn tại từ những năm 1970. Thuật ngữ "kỹ thuật di truyền" lần đầu tiên được Jack Williamson đặt ra trong cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng Đảo Rồng của ông, xuất bản năm 1951 [21] - một năm trước khi vai trò di truyền của DNA được Alfred Hershey và Martha Chase xác nhận,[22] và hai năm trước đó James Watson và Francis Crick đã chỉ ra rằng phân tử DNA có cấu trúc xoắn kép - mặc dù khái niệm chung về thao tác di truyền trực tiếp đã được khám phá ở dạng thô sơ trong câu chuyện khoa học viễn tưởng năm 1936 Đảo Proteus của Stanley G. Weinbaum.[23][24]

Năm 1972, Paul Berg đã tạo ra các phân tử DNA tái tổ hợp đầu tiên bằng cách kết hợp DNA của virus khỉ SV40 với DNA của virus lambda.[25] Năm 1973, Herbert Boyer và Stanley Cohen đã tạo ra sinh vật chuyển gen đầu tiên bằng cách đưa gen kháng thuốc kháng sinh vào plasmid của vi khuẩn Escherichia coli.[26][27] Một năm sau, Rudolf Jaenisch đã tạo ra một con chuột chuyển gen bằng cách đưa DNA ngoại lai vào phôi thai của nó, biến nó trở thành động vật chuyển gen đầu tiên trên thế giới [28] Những thành tựu này đã dẫn đến mối quan tâm trong cộng đồng khoa học về những rủi ro tiềm ẩn từ kỹ thuật di truyền, lần đầu tiên được thảo luận sâu tại Hội nghị Asilomar năm 1975. Một trong những khuyến nghị chính từ cuộc họp này là sự giám sát của chính phủ đối với nghiên cứu DNA tái tổ hợp nên được thiết lập cho đến khi công nghệ này được coi là an toàn.[29][30]

Năm 1976 Genentech, công ty kỹ thuật di truyền đầu tiên, được thành lập bởi Herbert Boyer và Robert Swanson và một năm sau đó, công ty đã sản xuất một protein người (somatostatin) ở E.coli. Genentech công bố sản xuất insulin người được biến đổi gen vào năm 1978.[31] Năm 1980, Tòa án Tối cao Hoa Kỳ trong vụ án Diamond v. Chakrabaty phán quyết rằng sinh vật bị biến đổi gen có thể được cấp bằng sáng chế.[32] Insulin do vi khuẩn sản xuất đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) chấp thuận cho phát hành vào năm 1982.[33]

Năm 1983, một công ty công nghệ sinh học, Advanced Genetic Sciences (AGS) đã xin phép chính phủ Hoa Kỳ thực hiện các thử nghiệm thực địa với chủng Pseudomonas syringae trừ băng để bảo vệ cây trồng khỏi sương giá, nhưng các nhóm môi trường và những người phản đối đã trì hoãn các thử nghiệm trên thực địa trong bốn năm với thách thức pháp lý.[34] Năm 1987, chủng vi khuẩn P. syringae trừ băng trở thành sinh vật biến đổi gen (GMO) đầu tiên được phát tán vào môi trường [35] khi ruộng dâu tây và ruộng khoai tây ở California bị phun thuốc.[36] Cả hai cánh đồng thử nghiệm đã bị tấn công bởi các nhóm hoạt động vào đêm trước khi các cuộc thử nghiệm xảy ra: "Khu thử nghiệm đầu tiên trên thế giới đã thu hút kẻ phá ruộng đầu tiên trên thế giới".[35]

Các thử nghiệm đầu tiên trên thực địa đối với cây biến đổi gen diễn ra ở Pháp và Mỹ vào năm 1986, cây thuốc lá đã được biến đổi gen để kháng thuốc diệt cỏ.[37] Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa là nước đầu tiên thương mại hóa cây chuyển gen, giới thiệu một loại thuốc lá kháng vi rút vào năm 1992.[38] Năm 1994, Calgene được chấp thuận phát hành thương mại loại thực phẩm biến đổi gen đầu tiên, Flavr Savr, một loại cà chua được thiết kế để có thời hạn sử dụng lâu hơn.[39] Năm 1994, Liên minh Châu Âu đã phê duyệt thuốc lá được biến đổi gen để kháng thuốc diệt cỏ bromoxynil, biến nó trở thành cây trồng biến đổi gen đầu tiên được thương mại hóa ở Châu Âu.[40] Năm 1995, Khoai tây Bt đã được Cơ quan Bảo vệ Môi trường phê duyệt an toàn, sau khi được FDA phê duyệt, trở thành cây trồng sản xuất thuốc trừ sâu đầu tiên được chấp thuận ở Mỹ.[41] Năm 2009, 11 cây chuyển gen đã được trồng đại trà ở 25 quốc gia, trong đó lớn nhất theo diện tích được trồng là Mỹ, Brazil, Argentina, Ấn Độ, Canada, Trung Quốc, Paraguay và Nam Phi.[42]

Năm 2010, các nhà khoa học tại Viện J. Craig Venter đã tạo ra bộ gen tổng hợp đầu tiên và đưa nó vào một tế bào vi khuẩn trống. Loại vi khuẩn thu được, được đặt tên là Mycoplasma labratorium, có thể tái tạo và tạo ra protein.[43][44] Bốn năm sau, điều này đã tiến thêm một bước khi một loại vi khuẩn được phát triển sao chép một plasmid có chứa một cặp bazơ duy nhất, tạo ra sinh vật đầu tiên được thiết kế để sử dụng bảng chữ cái di truyền mở rộng.[45][46] Năm 2012, Jennifer Doudna và Emmanuelle Charpentier đã hợp tác phát triển hệ thống CRISPR / Cas9,[47][48] một kỹ thuật có thể được sử dụng để thay đổi dễ dàng và đặc biệt bộ gen của hầu hết mọi sinh vật.[49]