蛋白質工程是開發有用或有價值的蛋白質的過程。它是一門年輕的學科，正在對蛋白質折疊的理解和蛋白質設計原理的識別方面進行大量研究。它也是一個產品和服務市場，到2017年估計價值為1,680億美元。

蛋白質工程有兩種通用策略：合理的蛋白質設計和定向進化。這些方法不是互斥的。研究人員經常會同時使用這兩種方法。將來，對蛋白質結構和功能的更詳細了解以及高通量篩選的進步可能會xxx擴展蛋白質工程的能力。最終，甚至可以通過較新的方法（包括擴展的遺傳密碼）包括非天然氨基酸，該方法允許以遺傳密碼編碼新氨基酸。

一旦蛋白質經歷了定向進化，定量設計或半定量設計，就必須篩選突變體蛋白的文庫，以確定哪些突變體顯示出增強的特性。噬菌體展示方法是篩選蛋白質的一種選擇。該方法涉及將編碼變體多肽的基因與噬菌體外殼蛋白基因融合。通過在體外與固定的靶標結合來選擇在噬菌體表面表達的蛋白質變體。然后在細菌中擴增具有選定蛋白質變體的噬菌體，然后通過酶聯免疫吸附測定法鑒定陽性克隆。然后將這些選擇的噬菌體進行DNA測序。

細胞表面展示系統也可用于篩選突變多肽文庫。將文庫突變基因摻入表達載體中，然后將其轉化成合適的宿主細胞。對這些宿主細胞進行進一步的高通量篩選方法，以鑒定具有所需表型的細胞。

已經開發了無細胞展示系統以利用體外蛋白質翻譯或無細胞翻譯。這些方法包括mRNA展示，核糖體展示，共價和非共價DNA展示以及體外區室化。