Молекулярная биология - это отрасль естествознания, изучающая внутреннюю организацию жизненных процессов на молекулярном уровне. В задачу молекулярной биологии входит объяснение тончайших механизмов таких основных жизненных явлений, как наследственность, рост, развитие, дифференцировка, раздражимость, движение, память. Термин молекулярная биология возник в связи с интенсивным изучением макромолекул: их химии и физики, синтеза и распада, локализации и биологических функций. Макромолекулы не являются простыми конгломератами мелких молекул, их огромный размер и молекулярный вес (в пределах от десятков тысяч до сотен миллионов) обусловливают такие новые химические и физические качества, которые нельзя предсказать, исходя из свойств составляющих их низкомолекулярных компонентов. Детальное изучение высокомолекулярных соединений, их свойств и превращений при осуществлении биологических процессов стало возможным благодаря комплексным исследованиям ученых, работающих в самых различных областях естественных наук.
Истоками молекулярной биологии являются органическая химия, занимающаяся изучением химической структуры макромолекул; биохимия, целью которой является изучение реакций обмена веществ в биологических системах; биофизика и физика, позволяющие с помощью различных физических и физико-химических методов исследования (спектроскопия, рентгеноструктурный анализ и т. д.) судить о физических свойствах макромолекул; генетика, дающая возможность судить о генетической функции макромолекул, в первую очередь нуклеиновых кислот; цитология, изучающая ультраструктуру клетки; математика, позволяющая моделировать биологические процессы, и др. Совместные усилия представителей этих наук привели к разработке методов (методы молекулярной биологии), позволяющих изучать и устанавливать связи между структурой и структурными превращениями молекул и их биологическими функциями.
Исключительное внимание привлекают в настоящее время два основных класса макромолекул — белки и нуклеиновые кислоты. Белкам присущи такие важнейшие биологические функции, как ферментативный катализ, связывание и перенос жизненно важных веществ, иммунологическая активность, способность к сокращению и др. Нуклеиновые кислоты являются материальным носителем наследственности; их изучение с помощью методов молекулярной биологии позволяет выяснять основные механизмы передачи и реализации наследственной информации, сущность процессов изменчивости.
Благодаря успехам, достигнутым молекулярной биологией, многочисленные биологические механизмы теперь уже можно свести к молекулярным процессам и объяснять их, исходя из строения и свойств химических молекул, а также особенностей и типов химических реакций, протекающих в живой клетке.