蛋白质工程是开发有用或有价值的蛋白质的过程。它是一门年轻的学科，正在对蛋白质折叠的理解和蛋白质设计原理的识别方面进行大量研究。它也是一个产品和服务市场，到2017年估计价值为1,680亿美元。

蛋白质工程有两种通用策略：合理的蛋白质设计和定向进化。这些方法不是互斥的。研究人员经常会同时使用这两种方法。将来，对蛋白质结构和功能的更详细了解以及高通量筛选的进步可能会xxx扩展蛋白质工程的能力。最终，甚至可以通过较新的方法（包括扩展的遗传密码）包括非天然氨基酸，该方法允许以遗传密码编码新氨基酸。

一旦蛋白质经历了定向进化，定量设计或半定量设计，就必须筛选突变体蛋白的文库，以确定哪些突变体显示出增强的特性。噬菌体展示方法是筛选蛋白质的一种选择。该方法涉及将编码变体多肽的基因与噬菌体外壳蛋白基因融合。通过在体外与固定的靶标结合来选择在噬菌体表面表达的蛋白质变体。然后在细菌中扩增具有选定蛋白质变体的噬菌体，然后通过酶联免疫吸附测定法鉴定阳性克隆。然后将这些选择的噬菌体进行DNA测序。

细胞表面展示系统也可用于筛选突变多肽文库。将文库突变基因掺入表达载体中，然后将其转化成合适的宿主细胞。对这些宿主细胞进行进一步的高通量筛选方法，以鉴定具有所需表型的细胞。

已经开发了无细胞展示系统以利用体外蛋白质翻译或无细胞翻译。这些方法包括mRNA展示，核糖体展示，共价和非共价DNA展示以及体外区室化。