从分子水平研究生命现象、本质和发展的一门新兴生物学科。1953年沃森和克里克关于DNA分子空音结构及其作为遗传信息载体的著作的发表，标志着分子生物学的诞生。分子生物学的研究范围十分广泛，蛋白质和核酸的结构和功能、生物膜的结构和功能、新陈代谢的调节和控制、生物体内的换能作用（如光合作用等）、神经和肌肉活动的分子基础以及病理、药理和免疫的分子基础等都是分子生物学的研究内容。分子生物学的诞生是生物学的一个重要发展，标志着生物科学对许多重大问题已开始由现象描述转入到基本规律的阐明。分子生物学有分子遗传学、分子细胞学、分子人类学、分子病理学、分子药理学等分支学科。
分子生物学的研究对生物学各个领域有着深刻的影响。如不同种类生物间的亲缘关系，过去主要根据不同种类生物在形态构造上的异同来确定。这对形态结构较为简单的生物如细菌就有困难。通过对不同种类生物的蛋白质或核酸分子的测定，就可以克服上述的困难，并且能更客观地反映生物间的亲缘关系。分子生物学与医学、农业、生物工程等的关系十分密切。