基因序列之表現及其產物(RNA及蛋白質)的表現、結構、與功能調控著生物體的精確運作。當運作失常時，不論是外來(如微生物)或內部(如腫瘤)因素，就會導致疾病。因此，在分子層級偵測及瞭解DNA、RNA或蛋白質的功能、反應機制或結構訊息，可進一步開發調控基因與蛋白質的活性之治療方式或藥物，為二十一世紀現階段分子醫學之重點研究方向之一。
交通大學為因應二十一世紀知識領域的變遷，以及全球化永續經營之挑戰，在科學領域方面，希望兼顧基礎與實務，著重跨領域基礎科學、分子醫學與生物工程領域之研究，以期於未來創造生物科技產業發展之高峰。再者隨著人類基因圖譜的解讀完成，學術研究與生物科技產業將進入後基因體時代，分子醫學基礎研究及生物工程應用之研究，亦將受益於基因體與蛋白質體資訊的大數據，而加速進行。
分子醫學與生物工程研究所(分醫所)成立於2009年，隸屬於生物科技學院。在教學上，分醫所希望培養後基因體世代的學生具有細胞生理及致病現象之分子機制的基礎知識，並結合分子偵測等相關專業領域，配合生物奈米的觀念技術，針對時代潮流新知進行即時教育，加強學生對於基礎及應用研究之素養。分醫所以分子及細胞生物為出發，發展理論基礎及相關應用。主要發展方向為：從分子與細胞層次探討生理及病變機轉，並發展生物材料，應用於疾病的診斷與治療。分醫所成員的研究範圍涵括細胞學、結構生物學、免疫學、腫瘤生物學、致病機制、生物感測及診斷、及生物奈米材料。希望以現有在細胞及微生物的研究基礎及成果，在持續深耕基礎研究外，發展奈米材料在分子醫學上的應用。
同樣重要的，利用化學、基因或蛋白質工程，將生物分子改造成具醫學或工業應用潛力之生物材料、生醫裝置、奈米生物診斷元件等方面則成為生物科技產業發展之趨勢。本所的成立基礎即源於先前的兩個成果-生物奈米感測研究及分子致病機致制-正是符合此潮流的發展。目前的研究工作兼顧基礎與應用研究，研究內容包含結構-功能-反應機制之基礎研究以及藥物開發、生物感測、奈米生物科技、分子診斷標記、病原微生物鑑定方法。現階段分醫所推動的方向有1.藥物標的傳遞，2.醫學分子影像及生醫診測，3.分子致病機制及生物標記，4.神經發育與5.疾病治療藥物開發。希望達到學術研究與產業發展並重，生物技術創新與臨床醫療結合的目標。