מערך הלימודים במגמה לביוטכנולוגיה חושף את התלמידים לענף מדעי מרתק הנמצא בתנופת התפתחות ומקרב אותם לנעשה בתעשייה ובמחקר תוך כדי הדגשת הבין-תחומיות המאפיינת את המקצוע.
כדי לתת ביטוי נכון למהות המחקרית-ניסויית של מדע בכלל ומדע יישומי בפרט מושם דגש מיוחד על התנסות פעילה בחקר מעבדתי ברמה מתקדמת, במעבדת בית הספר או במכוני מחקר, על התנסות פעילה בחקר מתוקשב ביואינפורמטי, על סיורים וימי עיון בתעשייה ובמוסדות מחקר ועל קריאה מדעית בתחומי תוכן רלוונטיים.
נוסף על לימוד מקצועות מדעיים ברמה מוגברת, התלמידים לומדים ביוכימיה והנדסה גנטית. מקצועות אלה הם התשתית ללימוד מגוון טכנולוגיות מתקדמות הקשורות בנושאים שבחזית המחקר המדעי: תהליכים תעשייתיים מתקדמים, אימונולוגיה ואימונותרפיה, תרביות רקמה, ביואינפורמטיקה ועוד.
המקצוע מערכות ביוטכנולוגיות הוא ליבת מערך הלמידה במגמת ביוטכנולוגיה. מקצוע זה מציג בפני התלמידים את היישומים הטכנולוגיים המתקדמים ביותר הנמצאים בחזית מדעי החיים.
- משנת הלימודים תשפ"א נכנסה תוכנית לימודים חדשה במקצוע המוביל הנלמד בכיתות י-יב והוא 70% מציון הבגרות.
- בחינת הבגרות בכיתה י"ב מתוקשבת, ובה נדרשים התלמידים ליישם ולנתח משימות בעזרת כלים שלמדו במהלך לימודיו.
- בכיתה י' התלמידים לומדים במסגרת 30% של המקצוע המוביל את נושא "מבוא לביוטכנולוגיה" על פי תוכנית הלימודים החדשה במקצוע המוביל.