تعتبر الكائنات الحية الوحيدة الخلوية مثل البكتيريا والخمائر والطحالب مصادر هامة لإنتاج العديد من المركبات الحيوية والأدوية.
في صناعة الأدوية، يمكن استخدام البكتيريا والخمائر لإنتاج البروتينات المهمة مثل الأنسولين والأجسام المضادة والإنزيمات والهرمونات والفيتامينات. وتستخدم الخمائر على وجه الخصوص في إنتاج الإنسولين البشري.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الطحالب في صناعة المنتجات الحيوية مثل البروتينات والفيتامينات والأحماض الدهنية والكربوهيدرات. وتستخدم الطحالب أيضاً في إنتاج الوقود الحيوي والأغذية الحيوية.
وتستخدم تقنيات الهندسة الوراثية لتعديل الكائنات الحية الوحيدة الخلوية لإنتاج مركبات جديدة وتحسين إنتاج المركبات الحيوية الحالية. وتستخدم هذه التقنيات أيضاً في إنتاج الأدوية الحيوية مثل العلاجات المناعية والأدوية المضادة للسرطان.