La depurazione delle acque reflue e dell'aria di scarico, come anche il risanamento di suoli contaminati, rivestono una grande importanza nella protezione dell'ambiente. A questo scopo si ricorre in alcuni casi a processi biologici. L'esempio classico di impiego di microrganismi è quello dei depuratori. Il potenziale metabolico dei batteri, dei lieviti e dei funghi è così diversificato da essere sufficiente per degradare le sostanze nocive e renderle innocue. Esistono anche dei microrganismi in grado di degradare il petrolio. Dopo il naufragio della petroliera Exxon Valdez, sono stati dei microrganismi a ripulire circa 1800 km di coste dell'Alaska da circa 40 milioni di litri di petrolio fuoriuscito.

I microrganismi usati negli impianti di depurazione non sono geneticamente modificati. Vi sono però anche delle applicazioni di risanamento biologico dove sarebbe interessante impiegare delle tecniche d'ingegneria genetica. Per esempio nell'eliminazione di sostanze come idrocarburi a catena lunga o diossina, che finora non sono biodegradabili. Diversi progetti stanno studiando delle vie metaboliche adeguate nei microrganismi. Altre équipe cercano di perfezionare le piante in grado di trasformare i metalli pesanti. Con l'ingegneria genetica si è già riusciti a modificare le piante di senape per renderle capaci di assorbire il mercurio dal suolo e renderlo innocuo.