La transgénèse comporte plusieurs étapes :

* L'identification du « gène d'intérêt », le gène dont on veut étudier le fonctionnement en recherche fondamentale ou le gène responsable de la caractéristique jugée intéressante à transférer pour un OGM (par exemple la résistance à la pyrale est portée par le gène Bt dans le maïs Bt).

* La construction du transgène. Elle implique la réalisation d'une séquence nucléotidique comportant: la séquence codant la protéine d'intérêt, en amont du gène un promoteur (afin de permettre la transcription) et en aval d'un terminateur de transcription. Une séquence est un enchaînement de nucléotides particulier. Le choix du promoteur permet d'orienter l'expression du gène, de la limiter à une partie de l'organisme (feuilles ou racines, glandes mammaires…) ou à un stade de son développement.

* Dans certains cas, l'insertion du transgène dans un vecteur. Ce vecteur peut comporter des séquences de régulation, réplication ou encore des marqueurs de sélection. Les vecteurs les plus connus sont les plasmides, petites boucles d'ADN d'origine bactérienne. Les séquences de régulation comportent obligatoirement un promoteur adapté à l'organisme receveur. Les marqueurs de sélection sont généralement des gènes de résistances à des antibiotiques ou des herbicides.

* La transformation de l'organisme cible, avec une pénétration de l'ADN dans la cellule, et l'intégration de l'information génétique. L'introduction du transgène, ou du vecteur dans le génome de la cellule, peut se faire par perméabilisation des membranes (bactéries, levures), par un procédé mécanique (projection de microbilles de tungstène ou d'or portant le plasmide), ou encore par un vecteur biologique (une bactérie, Agrobacterium pour la transformation des plantes ou une phage pour la transformation des bactéries). Il est également possible d'introduire la construction génique directement, par microinjection dans la cellule.

* La sélection des cellules