分子生物学（Molecular Biology)是一门从分子水平研究生命现象的科学。是一门由生物化学、遗传学和微生物等学科融汇发展而派生出来的边缘学科，它试图运用物理学和化学的理论和方法来阐明生命活动的规律，以达到为人类服务的目的。
分子生物学中的所谓分子，一般系针对生物大分子而言，主要为核酸和蛋白质。糖蛋白和糖脂也是大分子物质，它们在细胞的构造和信息传递中的作用，正在受到越来越大的重视，对它们的研究也应该看成为分子生物学的重要内容之一。
生物化学和分子生物学关系密切。但两者的侧重点有所不同，前者着重于研究生物分子，尤其是小分子，如氨基酸、葡萄糖、脂肪等的转变和新陈代谢过程，而后者着重于生物大分子的结构和功能。还有一个重要的研究领域就是分子间信息的传递和调控。
分子生物学不仅必须逐一研究生物大分子的各别结构，还应该从更高层次来研究其组织和相互作用。各别结构的研究是十分必要的，如核酸的碱基顺序和蛋白质的氨基酸顺序测定等，这些知识是本学科的基础，也是今后长期的研究任务。细胞乃由无数结构各异的生物分子精巧建造而成，这个高度复杂的结构体系，即所谓超分子结构体系，绝不是它的组成成分的简单加和。当分子与分子以某种方式结合时，就会表现出原有分子所不曾有的崭新性质和功能。水和二氧化碳经过光合作用转变成糖，而糖的性质和水及二氧化碳根本不同。同样，核酸由四种核苷酸，蛋白质由20种氨基酸构成。核苷酸和氨基酸都是小分子，并不表现出任何生命物质的特征，但是一旦许许多多核苷酸或氨基酸连接成为核酸或蛋白质时，其性质就出现了从无生命物质向生命物质的飞跃。就一个细胞来说，细胞核中的DNA与组蛋白共同构成染色质，染色质又和为数众多的功能复杂的非组蛋白相互作用；在胞质内存在着三大类RNA间的互相作用以及RNA和蛋白质问的相互作用；生物膜系统将细胞空间分隔成各种功能区域，它们由类脂质（包括糖脂)和蛋白质（包括糖蛋白)共同组成一种嵌镶流动的膜结构，这里涉及到类脂质和蛋白质以及多糖链间的组织和相互作用。医学全在线网站www.med126.com
因为高层次的分子结构研究涉及到细胞器以至细胞的结构，因此本学科与细胞生物学也有密切联系。事实上，当前的细胞生物学家，为了更深入地研究细胞生物学问题，正在越来越多地应用分子生物学的理论和方法。但总的来说，细胞生物学侧重于细胞形态与功能的联系，这和分子生物学研究的重点和目标也是有所区别的。在信息的传递和调控方面， Watson和Crick根据DNA双螺旋结构和蛋白质生物合成的机理，提出了分子生物学中心法则，这个法则叙述的是遗传信息的世代传递以及遗传信息从内至外，亦即从细胞核到细胞浆以至质膜的信息流向机理，这也正是分子遗传学的主要内容。但是外界因素对各种细胞功能，以至遗传物质也要施加影响，其信息流向与上述相反，是由外及里，从质膜经胞浆以至细胞核的过程，关于这方面的研究，近年来也取得了很大的进展，在许多情况下，组成信息分子的成分包括：作用物一一受体－－第二信使－－基因。所以分子生物学所研究的信息范围比分子遗传学要广一些。
在各种分子生物学的专著和教材里，噬菌体、病毒和原核生物的内容均占相当大的篇幅，这有其历史的和现实的原因。由于这些低等生物的构造相对简单，取材便利，实验结果容易重复，有各种突变株可供选择，所以迄今为止，由这些生物研究所获得的成果远远比真核生物多得多。另一方面，大量资料表明，在我们这个星球上，一切生物间均具有共同的分子生物学规律可循，例如，不管是真核或是原核生物，是动物或是植物，主要的遗传物质均为DNA （只有少数病毒是RNA)；主要的功能分子都是蛋白质，其核苷酸和氨基酸成分基本相同，遗传密码都是通用的，等等。所以，关于病毒和原核生物的研究对人类也有重要的意义。当然高等生物比起病毒和细菌远远复杂得多，而且有其特殊规律。真核生物，以至人类的分子生物学，乃是今后所要研究的重要内容。
