于2019年1月成立，采用“自下而上”的工程化设计理念对生物体基因组进行设计、改造乃至全新合成，以期打破物种界限，定制甚至创建人工生命体，实现生命科学从定性到定量预测、精准化设计、标准化合成与精确调控的战略转变。实验室将从以下三个方面突破合成基因组学现阶段的发展瓶颈：1）以人工合成酵母菌等为基础，从简化性、可替换性、新功能延展性三个角度形成指导基因组再设计的前沿理论基础；2）从复杂基因组的计算机设计辅助软件与使用平台、下一代DNA合成新方法、基因大片段并行合成方法及基因组转移技术等多个方面打通复杂基因组的合成流程，实现多个大型人工基因组的化学再造；3）从合成微生物的代谢工程应用、合成植物的抗逆性研究和合成生命体的医疗应用等方面出发，为合成生命体在农业以及医学等领域的应用积累原材料和经验。重点实验室将以“建物致知”和“建物致用”为指导，汇聚国内乃至世界合成基因组学领域内的顶尖人才团队，通过对生命体基因组的设计与合成，创建出可再造、可调控、可预测的“人工合成生物”，从而催生超级生物技术，为人类社会所面临的资源、能源、健康、环境和安全等重大挑战提供崭新解决方案。
