Über ein Viertel aller auf dem Markt befindlichen Arzneimittel werden heute mit Hilfe gentechnischer Verfahren hergestellt. Sie werden bei unterschiedlichen Krankheiten eingesetzt, wie z.B. Zuckerkrankheit (Insulin für Diabetiker), Blutarmut, Herzinfarkt, Wachstumsstörungen bei Kindern, verschiedene Krebsarten und der Bluterkrankheit (Hämophilie).
Mit therapeutischen Anwendungen der Gentechnik, der sogenannten Gentherapie, wird versucht, Gendefekte und Fehlregulationen von Genen auszugleichen. Hierzu werden intakte Gene in Zellen mit Gendefekten eingeschleust oder die Aktivität von Genen beeinflusst. Beispiele für Krankheiten, die auf Gendefekten beruhen, sind die Phenylketonurie oder die Mukoviszidose. Die Gentherapie befindet sich jedoch derzeit noch im Forschungsstadium.

Für die Anwendung in der Landwirtschaft werden Nutzpflanzen gentechnisch mit künstlichen Eigenschaften versehen. Bisher überwiegen zwei Prinzipien, nämlich die Erzeugung einer Schädlingsresistenz, insbesondere gegen Insekten oder Pilze, sowie die Einfügung von Genen, die die Pflanze tolerant gegenüber Totalherbiziden (z.B. Glyphosat oder Glufosinat) machen. Weitere Möglichkeiten bestehen darin, Pflanzen gegen bestimmte Stressfaktoren widerstandsfähiger zu machen, z.B. Schadstoffe wie Schwermetalle oder extreme Umweltbedingungen wie Hitze, Trockenheit oder hohen Salzgehalt des Bodens. Bisher ungeeignete Standorte könnten so für den Anbau nutzbar gemacht werden. Schließlich wird auch vermehrt an der Veränderung von Inhaltsstoffen gearbeitet. Dabei kann es sich um den Versuch zur Verbesserung von ernährungsphysiologischen Eigenschaften (z.B. koffeinfreier Kaffee, glutenfreier Weizen, Reis mit erhöhtem Vitamin A-Gehalt) oder um die Ausbeutesteigerung industriell interessanter Inhaltsstoffe handeln (z.B. Anpassung der Stärkebestandteile bei Kartoffeln an die industriellen Erfordernisse).
Weltweit werden derzeit auf ca. 1,5 Millionen km² gentechnisch veränderter Pflanzen angebaut, hauptsächlich in den USA, Argentinien, Kanada, Brasilien und China. In Rheinland-Pfalz spielt der kommerzielle Anbau von GVO bisher keine Rolle. Für die heimische Wirtschaft ist zu erwarten, dass die Nachteile der Anwendung von GVO mögliche Vorteile überwiegen. Dies betrifft insbesondere Schwierigkeiten bei der Koexistenz der verschiedenen Anbauformen, Haftungsrisiken für Landwirte, Kosten für Handel und Verarbeitungsbetriebe durch die Notwendigkeit von Analysen sowie ungeklärte Auswirkungen auf die Biodiversität. Letztlich wird die Wahlfreiheit der Verbraucherinnen und Verbraucher, die mehrheitlich GVO-freie Lebensmittel wünschen, bei Zunahme des Einsatzes von Agrogentechnik immer mehr eingeschränkt.

In der Industrie kommt die Gentechnik u.a. bei der Herstellung von Enzymen und Feinchemikalien zum Einsatz. So werden nahezu alle Waschmittelenzyme mittlerweile mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen hergestellt. Futtermittelzusätze sowie Vitamine, Zusatz- und Hilfsstoffe für die Lebensmittelindustrie sind ein weiteres Einsatzgebiet. Hier können z.B. Konservierungsstoffe wie Nisin und Natamycin, die Geschmacksverstärker Glutaminsäure und Inosinsäure, der Aromastoff Vanillin sowie die Vitamine B12, B2 und C mit Hilfe von gentechnisch veränderten Mikroorganismen produziert werden.