工业生物催化教育部重点实验室是建立在化工系生物化工学科方向基础上的。化工系的生物化工学科方向始建于1983年，是国内最早建设的生化学科之一。在汪家鼎院士的关心下，在沈忠耀、曹竹安、袁乃驹、丛进阳、李洲等一批老教授的奋斗下从无到有，不断发展壮大，为我国生物化工学科发展做出重要贡献。
工业生物催化教育部重点实验室以及清华大学生物化工学科发展概况
生物化工学科成立初期，“以化学工程促进生物技术成果产业化”目标，建立生化反应工程、生物分离工程、生化控制工程三个主要研究方向，1984年成立生物化工研究所（简称生化所），沈忠耀教授任首任所长。1992年前后，在国内率先将基因工程技术引入生物化工，又形成了细胞和基因技术（细胞工程及杂交瘤技术的应用）的研究方向。这个时期，承担了“活性干酵母发酵新工艺”、“维生素C提取新工艺研究”、“谷氨酸提取新工艺与设备”“杂交瘤细胞生产治疗用单抗”、“环流曝气及气浮技术装备研究 ”等“八五”、“九五”国家科技攻关计划项目，青霉素发酵多模型智能控制获得国家科技进步三等奖（1993）。
汪家鼎院士与沈忠耀教授和杨基础教授合影
进入21世纪,随着生物技术的快速发展，生物化工的学科内涵也在发生变化，清华化工逐步将学科重点转移到“以生物技术促进化工产业进步”，希望以新兴的生物技术促进化学工程学科发展并带动化工产业的进步。此后十年内，逐步形成了生物分子工程、生物过程工程和工业生物技术三位一体的新的学科布局。2003年发起组织了我国工业生物技术领域第一个973项目（生物催化和生物转化中关键问题的基础研究），并在“十五”、“十一五”期间，承担了“发酵法生产1，3－丙二醇”、“L-乳酸生产新工艺和聚合新技术研究 ”、“车用液体生物燃料的关键技术开发及产业化示范”“脂肪酶工程化技术”等863、国家科技攻关计划和国家支撑项目。“生物塑料PHBHHx的研制与开发 ”获国家技术发明二等奖（2002），“基因重组大肠杆菌和蓝藻生产可生物降解材料PHB的研究及应用开发”获得教育部科技进步二等奖（2003），“生物法耦合生产生物柴油和1,3-丙二醇的应用基础研究”获石油和化学工业协会科学技术一等奖（2006）。
清华大学生物化工学科方向和布局的发展演变
2011年，在生化学科的基础上，开始筹建工业生物催化教育部重点实验室，从此生化学科的发展进入一个崭新阶段。研究布局进一步凝练为生物催化剂构建、生物催化过程强化、生物催化系统集成三个方向，逐步形成了合成与系统生物学、生物育种技术、纳米生物技术、生物功能分子的模拟与构建等新兴研究领域。研究队伍也逐步扩展成为具有化学工程、分子生物学、微生物学、生物工程多学科背景的研究队伍。2015年，工业生物催化教育部重点实验室正式对外开放，在以“以生物技术促进化工产业进步”的发展理念上，进一步将学科研究布局凝练“酶和细胞工厂构建理论与方法”（工程科学）、强化工业催化过程的新技术和新生产模式（共性技术）以及在生物材料、生物能源与生物医药领域的应用。2011年以来，生物化工学科发展迅速。“十二五”期间承担了“抗逆元器件的构建和机理研究”等4项973课题，“新型脂肪酶纳米催化剂制备技术及酶促药物合成”等4项863课题，以及“村镇环境综合整治重大科技工程”等2项支撑计划课题； “十三五”期间，承担了“生物-化学复合纳米催化剂体系应用基础研究”等重点研发计划课题，特别是在“十三五”国家重点研发计划-合成生物学专项中牵头了3个项目，承担了4项课题。“酶促非食用油脂制备生物柴油技术开发与集成放大”获石油和化学工业协会科学技术一等奖（2016），“常压室温等离子体（ARTP）诱变育种技术与装备研制及其应用”轻工业联合会科学技术一等奖（2019）“红球菌-腈水合酶协同改造及重组细胞催化生产丙烯酰胺关键技术”获教育部技术发明二等奖，“红球菌基因工程改造关键技术及产业化应用“获得石油和化学工业协会科学技术二等（2013），“ARTP 诱变育种仪”获日内瓦国际发明展览会 金奖（2017）。2012年，习近平（时任国家副主席）考察生物柴油技术并现场听取汇报，指出这项技术不仅变废为宝，而且对于解决“地沟油返回餐桌”这一严重威胁百姓生活的民生问题可以发挥很好的作用。2019年，原国家副总理刘延东考察生化所高通量育种技术及装备，对此项工作意义给与高度评价。
扎根中国大地，服务生物制造产业——多项技术获得产业化应用
截至2020年6月，累计培养博士研究生 230人（1994起），累计培养硕士研究生 295人 （1990起）。培养百篇优秀博士论文获得者2人（于慧敏，2003年；卢滇楠，2008年），毕业生中涌现出陈薇院士、谭天伟院士、孙宝国院士等一批杰出人才。累计发表研究论文2500多篇，其中SCI论文 720多篇。
过去20多年以来，工业生物催化实验室以及生物化工学科的师生们，以“服务国家需求，突破产业瓶颈，引领学科发展，培育一流人才”为目标，不断探索新方向，不断扩展学科外延，不断推进产业实践；使清华生化学科不断壮大，同时对我国生物化工学科发展产生了重要影响。在未来，工业生物催化实验室还将紧密围绕育人和学科建设的中心工作，为把工业生物催化实验室建设成为国际一流的工业生物技术创新基地、人才培养基地和技术成果转化基地而努力奋斗！