微藻可以利用太阳能固定CO2并转化为有机物，其作为合成生物物质的细胞工厂具有众多生物学和工程学优点。当前，全球正面临着碳减排和资源短缺的双重压力，通过微藻固碳合成化合物技术的攻关和突破，实现直接利用微藻固定CO2，进而改变当前先碱液吸收、再补碳、再生物转化的烦琐、高成本的固碳步骤，并有望建立以CO2为原料、以太阳能为能源，规模化生产大宗食物、能源、化学品和医药保健品的未来新兴绿色生物制造产业，对于解决当前面临的粮食安全、环境污染和能源紧缺等问题具有战略意义。本文从光驱自养的角度，首先总结了微藻作为细胞工厂生产平台化合物、生物能源和高附加值化合物的途径、底盘改造策略等最新进展，进而对该技术的未来发展方向进行展望。最后，提出了微藻作为合成生物学高效底盘细胞，其广泛应用还应该从建立标准化的藻类基因与基因组编辑技术体系、深刻理解合成物质在藻细胞中的代谢流和控制机制、以及提高生物量产率和光合作用效率等几个环节进行攻关，以加强微藻绿色生物制造产业的可控性和可复制性。