Varios países han desarrollado programas de investigación con diferentes agentes biológicos que podrían ser utilizados como un arma biológica. Sin embargo, hay un número limitado de éstos que es reconocido de forma consensuada por los expertos y que causa daños al ser humano, a los animales domésticos o a las cosechas.
Entre los microorganismos o sus productos que podrían ser utilizados para la preparación de armas biológicas destacan el virus de la viruela, Bacillus anthracis (causa del Carbunco o Ántrax), Yersinia pestis (causa de la Peste), la toxina botulínica de Clostridium botulinum (causa del Botulismo), Francisella tularensis (causa de la Tularemia) y los virus asociados con las denominadas fiebres hemorrágicas (como el de Marburg o el Ébola).
El siglo XXI es el siglo de la biotecnología y las técnicas biomoleculares son relativamente asequibles y baratas. La ingeniería genética ofrece la posibilidad de manipular genéticamente a microorganismos inocuos para desarrollar nuevos microorganismos altamente peligrosos, con unas características patógenas determinadas, contra los que no habría todavía medios de diagnóstico adecuados o la posibilidad de establecer mecanismos de prevención o tratamiento eficaces. Una de las bacterias comensales de nuestro intestino, Escherichia coli, podría albergar los genes que codifican para la síntesis de las toxinas letales de Bacillus anthracis que producen el carbunco o como ha sucedido hace poco se pueden seleccionar cepas con una virulencia elevada que causen diarreas hemorrágicas o síndrome hemolítico urémico.
Una vez conocido adecuadamente el genoma humano podría existir la posibilidad de crear agentes infecciosos genéticamente manipulados que afectasen de forma exclusiva a determinadas personas o grupos humanos, en base a pequeñas diferencias genéticas que podrían hacerles más susceptibles o resistentes a determinados factores de patogenicidad microbianos.
Se pueden utilizar diferentes medios para diseminar a estos agentes patógenos: bombas, sistemas de fumigación, aerosoles, contaminación del agua (toxinas microbianas en las redes urbanas de suministro de agua potable) y alimentos, e incluso materiales tóxicos inertes, en forma de polvo, enviados por correo o lanzados de forma subrepticia al aire de la ciudad desde aviones u otros vehículos en movimiento.
Un estudio en 1970 de la Organización Mundial de la Salud sobre el impacto de un hipotético ataque con diferentes agentes biológicos mostró escalofriantes y devastadores resultados. El estudio se basaba en la propagación aérea de diversos microorganismos cuando un avión que vuela contra el viento dispersa 50 Kg del agente infeccioso: el virus que produce la fiebre del Valle del Rift se diseminaría en un área de 1 Km, mientras que los agentes productores de la fiebre Q (Coxiella burnettii), tularemia y carbunco alcanzarían un área de más de 20 Km. La mayoría de las enfermedades provocarían cuadros respiratorios con afectación pulmonar y posterior alteración funcional y anatómica de múltiples órganos corporales. La mortalidad sería baja en la fiebre Q y elevada en la tularemia y carbunco, aunque el número de personas infectadas e incapacitadas sería muy elevado con todos los agentes estudiados. Es de suponer que el empleo de agentes biológicos modificados genéticamente produciría una catástrofe de consecuencias impredecibles.

