Gen Mühendisliği ve Biyoteknoloji Araştırma Enstitüsü (GMBE); 1983 yılında, TÜBİTAK Gebze Araştırma Merkezi'nin Temel Bilimler Araştırma Enstitüsü'ne bağlı Biyoloji Bölümü olarak moleküler biyoloji alanında temel ve uygulamalı özgün araştırmalar yapmak üzere kurulmuştur. 1987 yılında "NATO İstikrar İçin Bilim Programı" kapsamında desteklenen NATO-TU-Biotech-I (Biotechnology-Establishment and promotion of New Biotechnological Techniques in Turkey) ve Birleşmiş Milletler Kalkınma Programı tarafından desteklenen UNDP TUR/87/042 (Establishment of Hybridoma, Recombinant DNA and Transgene Technology at TUBITAK-Gebze) adlı uluslararası projelerinin başlatılmasıyla Bölüm'ün teknik altyapısının ve birikimi gelişmesi sağlanmıştır. Biyoloji Bölümü, 1992 yılında MAM (Marmara Araştırma Merkezi) ve TÜBİTAK Yönetiminin ortak kararı ile Gen Mühendisliği ve Biyoteknoloji Araştırma Enstitüsü'ne (GMBAE) dönüştürülerek MAM Başkanlığı'na bağlanmıştır. Bu aşamada, enstitü'nün gelişiminde 1993'de alınan "NATO İstikrar İçin Bilim Programı" kapsamındaki ikinci proje olan NATO-TU Biotechnology-II'nin (Monoclonal Antibodies-Modification by Recombinant DNA Technology and Exploitation) önemli katkısı olmuştur.

Enstitü'nün moleküler biyoloji ve modern biyoteknolojinin gereksinim duyduğu temel bilimsel ve uygulamalı çalışmaları gerçekleştirebilmesi amacıyla TÜBİTAK Bilim Kurulu kararıyla 15 Temmuz 2001'de MAM bünyesinden çıkarılarak TÜBİTAK Başkanlığı'na bağlanmıştır. Bu dönemde, Enstitü yeni açılımlar yapabilmesini sağlayacak destekleri alamamış olup 1 Temmuz 2006 tarihinde TÜBİTAK Bilim Kurulu kararıyla yeniden MAM'a bağlanmıştır. Bu çerçevede, MAM bünyesinde faaliyetlerini sürdürecek bir enstitü olarak yeni oluşturulan ülkü, değer ve hedeflerle bir değişim ve yeniden yapılanma sürecine girilmiştir.