生物反應控制法是在完善各種參數測量技術的基礎上，通過控制技術最佳化反應條件，使生物反應沿著所要求的方向進行，從而達到預期生產目標的方法。對於大多數微生物反應過程來說，主要的影響因素有基質濃度、溶氧濃度、發酵液pH、培養溫度和終產物濃度等。
在深入了解目標產物生物合成機制的基礎上，合理地控制這些環境條件，可以收到使反應過程定向進行的效果。如採用低濃度流加葡萄糖的方法，解除葡萄糖對青黴素合成的抑制作用(分解產物阻遏)，使青黴素產量大大提高。利用酵母發酵生產乙醇，發酵初期應適當通氣，保持一定的溶氧濃度，以利酵母細胞的增殖;當酵母細胞達到所需濃度後，則應適時停止通氣，使代謝沿厭氧發酵方向進行，生成乙醇。在谷氨酸發酵中，通過限量供應生物素，改善了細胞膜對谷氨酸的滲透性，使細胞內的谷氨酸達不到引起反饋調節的濃度，從而在發酵液中積累宏量的谷氨酸。近年來，隨著計算機套用技術和各種感測器的開發，逐步實現了眾多反應條件的自動測量和控制，可以使生物反應在最佳化條件下進行，生物反應控制技術進入新的發展階段。
