Il s’agit de l’étude de la cellule en tant qu’unité distincte et en tant que partie d’un organisme plus vaste. L’outil le plus important de la biologie cellulaire moderne est la biologie moléculaire, qui traite des bases moléculaires de l’activité biologique. Il s'agit de l'étude de cultures de cellules humaines, animales ou végétales en lien avec des examens génétiques, biochimiques ou physiologiques. La biologie cellulaire et moléculaire vise à comprendre les interactions entre les différents systèmes d'une cellule, avec différents types de biosynthèse d'ADN, d'ARN et de protéines ainsi qu'à apprendre comment ces interactions sont régulées. C'est un élément essentiel de la biochimie, de la médecine, de la pharmacologie, de la virologie, de l'immunologie et de la biologie du développement. De l’agriculture au programme spatial, les informations fondamentales provenant de ces domaines ont eu un impact énorme sur l’évolution des méthodes d’étude.