Фундаментальные биологические открытия XIX – XX веков, среди которых изобретение электронного микроскопа, открытие клеточного строения тканей, открытие структуры клеточного ядра, ДНК, хромосом, генов, позволили провести клонирование на молекулярном уровне. Это технология, позволившая осуществить клонирование мельчайших биологических объектов, а именно: молекул ДНК, частей ДНК и даже отдельных генов. Для молекулярного клонирования измененную ДНК вводят в вектор (например, геном бактериофага или бактериальную плазмиду). Бактерии и фаги, размножаясь, многократно увеличивают количество ДНК, которую ввели, сохраняя в точности её структуру. Для выделения большого количества такой ДНК, необходимо отделить фаги или бактерии, которые её содержат, от остальных бактерий и фагов, для чего собственно и применяют клонирование, представляющее собой выделение и размножение фагового или бактериального клона, содержащего только необходимые молекулы ДНК. С целью облегчения селекции фаговых и бактериальных клонов в плазмиды вводят ген устойчивости к антибиотику, который не имеют клонируемые плазмиды (ориентируются, как правило, на ампицилин, в присутствии которого все бактерии погибают). Такое клонирование необходимо в целях изучения и идентификации биологических молекул, решения проблем клонирования тканей и прочих.

Однако наибольшее внимание учёных и всей общественности привлекает процесс клонирования многоклеточных организмов. Это стало возможным после огромной исследовательской работы, проведённой в области генной инженерии. Вмешиваясь в структуру клеточного ядра, специалисты заставляют клетку развиваться в нужную ткань, а при необходимости даже в целый организм. Эта технология допускает принципиальную возможность воспроизведения умершего организма. Непременным условием для такого воспроизведения является наличие (сохранение) генетического материала воспроизводимого организма. В клонировании организмов различают репродуктивное (полное) или частичное клонирование.

При репродуктивном клонировании воссоздаётся весь организм целиком, а при частичном - воссоздаются те или иные ткани организма. Полное клонирование направлено на воспроизведение целого организма. Оно, кроме научных целей, может использоваться для воссоздания исчезнувших или для сохранения редких видов животных.

Одним из перспективнейших направлений использования клонирования тканей является клеточная терапия в медицине. Тканями, полученными таким путём из стволовых клеток пациента, можно было бы компенсировать дефекты собственных тканей человеческого организма. Они бы не отторгались при трансплантации. Такое направление в клонировании получило название «терапевтическое клонирование». Оно предполагает отрицание воспроизведения целого организма. Его развитие искусственно останавливают заранее. Эмбриональные стволовые клетки, получаемые при этом, используются для получения необходимых тканей или других нужных биологических продуктов. Проведённые эксперименты свидетельствуют о том, что терапевтическое клонирование с успехом может быть применено для борьбы с некоторыми заболеваниями, ранее считавшимися неизлечимыми.