植物基因工程涉及将外源DNA有意导入植物基因组。两种最广泛使用的转化方法是农杆菌介导转化和基因枪粒子轰击。

根癌农杆菌是一种土壤细菌，能将其Ti质粒的一段DNA（T-DNA）自然转移到植物细胞中。T-DNA两端侧翼为左边界和右边界序列，由细菌Vir蛋白复合体识别。在双元载体系统中，携带目的基因和选择标记的T-DNA被克隆到小质粒中，而Vir蛋白由同一农杆菌菌株中的辅助质粒反式提供。

农杆菌介导转化是双子叶植物和许多单子叶植物的首选方法。叶盘法、共培养法和花浸法将植物组织暴露于农杆菌。花浸法广泛用于拟南芥，将发育中的花序浸入农杆菌悬液中，转化雌配子体。

基因枪转化使用压缩氦气将DNA包被的微弹加速射入植物细胞。颗粒穿透细胞壁和细胞膜，将DNA直接递送到细胞核或叶绿体中。该方法对农杆菌难转化的植物（包括小麦和玉米等谷类作物）以及叶绿体转化有效。

转化细胞的选择使用赋予抗生素或除草剂抗性的标记基因。常见的选择标记包括nptII（卡那霉素抗性）、hpt（潮霉素抗性）和bar（膦丝菌素抗性）。报告基因如gus（β-葡萄糖苷酸酶）和gfp（绿色荧光蛋白）可实现转化组织的可视化鉴定。

选择标记基因可在后续世代中使用位点特异性重组系统如Cre-lox或FLP-FRT去除。无标记转化产生不含抗生素抗性基因的植物，解决了监管和公众接受度问题。

应用包括抗除草剂作物（Roundup Ready）、抗虫Bt作物、改善营养含量（黄金大米）、耐旱性以及植物中药用蛋白的生产。使用CRISPR-Cas9的基因组编辑正在逐步取代传统的转基因方法。