依据面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康的总体要求，实验室将重点针对药物精准合成、低碳生物制造、未来食品智造、生物合成存储等四个方向开展基础科学研究和关键核心技术攻关。
领域方向一：药物精准合成
建立合成生物设计构建技术体系，突破合成生物基因治疗、原料药高效合成等关键技术，实现药物的精准设计合成。
领域方向二：低碳生物制造
建立高能碳循环体系，开发高密度能生物转化、低碳损物质合成等关键技术，建立以CO2为原料的物质生物合成路线。
领域方向三：未来食品智造
构建精准调控细胞代谢网络，建立食品原料细胞合成、未来食品仿真合成等关键技术，实现未来食品的颠覆性细胞制造。
领域方向四：生物合成存储
开发基因组人工合成、高通量生物存储等核心技术，建立自主研发DNA合成存储系统，超越硅基存储计算的物理极限。
