کلونینگ ژن پروسه ای است که طی آن توالی مشخصی از DNA خارجی را وارد سلول میزبان انتخابی میکنند تا نسخه‌های متعددی از آن را در محیط طبیعی (سلول یا بافت زنده) بدست آورند. تکثیر یک ژن در حوزه‌های مختلف تحقیقاتی مورد استفاده است. به علاوه دارای کاربردهای پزشکی از قبیل ژن درمانی و کاربردهای صنعتی نظیر تولید مقدار زیادی از یک پروتئین می‌باشد. در این مواقع میزبان برای سنتز پروتئین مرتبط با قطعه ژنی وارد شده، به خدمت گرفته می شود.

مراحل کلونینگ ژن:

• جداسازی قطعه ژنی مد نظر از بقیه ژن ها: DNA هدف از سلول دهنده استخراج می‌شود و با کمک آنزیم‌هایی برش داده می‌شود
• انتخاب وکتور مناسب
• تشکیل DNA نوترکیب: وارد کردن ژن هدف به وکتور (معمولاً یک پلاسمید است)
• ترنسفورماسیون: انتقال DNA نوترکیب به سلول میزبان (اغلب نوعی باکتری است)
• تکثیر و کلون سازی ژن: سلول میزبان همانندسازی می‌کند و پلاسمید حاوی ژن هدف با انتقال از سلول مادر به سلول های دختری تکثیر می شود. به دنبال تقسیمات متعدد سلول‌های باکتری، کلنی تشکیل می‌دهند و از آنجا که اعضای این کلونی حاوی یک یا چند نسخه از ژن مورد نظر ما که در DNA نوترکیب حمل می‌شود می‌باشد، می‌توان گفت این ژن کلون شده است.
اگر چه هدف، ساختن پروتئین از ژن مورد نظر باشد، مثلا تولید انسولین توسط Ecoli، در مراحل بعدی، رونویسی و ترجمه و در نتیجه ساخت پروتئین در میزبان صورت می گیرد و پروتئین مورد نظر استخراج می گردد. البته یک قطعه ژنی بدون همراه داشتن سیگنال در داخل host خوانده نمی شود, بلکه باید یکسری سیگنال هایی را در قالب پسوند و پیشوند داشته باشد تا توسط سلول میزبان بتواند رونویسی شود .

ویژگی وکتورها :

• توانایی تکثیر
• اندازه مناسب: اگر بزرگ باشند احتمال برخورد با مشکلاتی همچون: سخت شدن دستکاری ژنتیکی، مشکل در ورود آن به میزبان، مشکل در پروسه های مختلف مثل خالص سازی و شکسته شدن در مراحل مختلف انجام کار روی آنها، وجود دارد.