É o estudo da célula como uma unidade separada e como parte de um organismo maior. A ferramenta mais importante para a biologia celular moderna é a biologia molecular, que trata da base molecular da atividade biológica. Envolve o estudo de culturas de células humanas, animais ou vegetais em conexão com exames genéticos, bioquímicos ou fisiológicos. A biologia celular e molecular visa compreender as interações entre os vários sistemas de uma célula, com diferentes tipos de DNA, RNA e biossíntese de proteínas, bem como aprender como essas interações são reguladas. É uma parte essencial da bioquímica, medicina, farmacologia, virologia, imunologia e biologia do desenvolvimento. Da agricultura ao programa espacial, as informações fundamentais destas áreas tiveram enorme impacto nas mudanças na forma de estudar.