基因表达产物通常是蛋白质，但是非蛋白质编码基因如转移RNA（tRNA）或小核RNA（snRNA）基因的表达产物是功能性RNA。
所有已知的生命，无论是真核生物（包括多细胞生物）、原核生物（细菌和古细菌）或病毒，都利用基因表达来合成生命的大分子。
基因表达可以通过对其中的几个步骤，包括转录，RNA剪接，翻译和翻译后修饰，进行调控来实现对基因表达的调控。基因调控赋予细胞对结构和功能的控制，基因调控是细胞分化、形态发生以及任何生物的多功能性和适应性的基础。基因调控也可以作为进化改变的底物，因为控制基因表达的时间、位置和量可以对基因在细胞或多细胞生物中的功能（作用）产生深远的影响。
在遗传学中，基因表达是基因型产生表型的最基本水平。存储在DNA中的遗传密码通过基因表达得到“翻译”，并且基因表达的特性产生生物体的表型。因此，基因表达的调节对于生物体的发育至关重要。
转录过程由RNA聚合酶（RNAP）进行，以DNA为模板，产物为RNA。RNA聚合酶沿着一段DNA移动，留下新合成的RNA链。
基因组DNA由两条反向平行和反向互补链组成，每条链具有5'和3'末端。这两条链分别称为“模板链”（产生RNA转录物的模板）和“编码链”（含有转录本序列的DNA序列）。
转录在细胞核内进行。根据碱基配对原则，RNA聚合酶一次将一个RNA核苷酸添加到生长的RNA链中。该RNA与模板链的的3'→5'DNA链互补，其本身与编码链的5'→3'DNA链互补。因此，得到的5'→3'RNA链与编码DNA链相同，只是DNA中的胸腺嘧啶（T）被RNA中的尿嘧啶（U）取代。编码链中的“ATG”通过模板链中的“TAC”间接转录为mRNA中的“AUG”。
原核生物的转录是通过单一类型的RNA聚合酶进行的，需要一个称为Pribnow盒的DNA序列以及sigma因子（σ因子）以开始转录。真核生物的转录由三种类型的RNA聚合酶进行，每种RNA聚合酶需要一种称为启动子的特殊DNA序列和一组DNA结合蛋白（转录因子） 来启动该过程。 RNA聚合酶I负责核糖体RNA（rRNA）基因的转录。 RNA聚合酶II（Pol II）转录所有蛋白质编码基因以及一些非编码RNA（例如snRNA，snoRNA或长非编码RNA）。 RNA聚合酶III转录5S rRNA，转移RNA（tRNA）基因和一些小的非编码RNA（例如7SK）。当聚合酶遇到称为终止子的序列时，转录结束。
原核蛋白编码基因的转录产生的是可以翻译成蛋白质的信使RNA（mRNA），但真核基因的转录会产生RNA的初级转录本（pre-mRNA），必须经过一系列加工才能成为成熟RNA（mRNA）。RNA的加工包括5端加帽、3端多腺苷酸化和RNA剪接。RNA加工可能是真核生物细胞核带来的进化优势。在原核生物中，转录和翻译一起发生，而在真核生物中，核膜将两个过程分开，为RNA加工提供了时间。