分子生物学是对生物在分子层次上的研究。这是一门生物学和化学之间跨学科的研究，其研究领域涵盖了遗传学、生物化学和生物物理学等学科。分子生物学主要致力于对细胞中不同系统之间相互作用的理解，包括DNA，RNA和蛋白质生物合成之间的关系以及了解它们之间的相互作用是如何被调控的。
分子生物学从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来，分子生物学是生物学的前沿与生长点，其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系(中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系(即生物膜)。
通过研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程。比如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。
生物大分子，特别是蛋白质和核酸结构功能的研究，是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究，从而出现了近30年来分子生物学的蓬勃发展。
“分子生物学”则主要研究遗传物质的复制、转录和翻译进程中的分子基础。分子生物学的中心法则 认为“DNA制造 RNA，RNA 制造蛋白质，蛋白质反过来协助前两项流程，并协助 DNA 自我复制”;虽然这一描述对分子生物学所涵盖的内容过于简单化(特别是RNA的新功能仍在不断发现中)，但仍不失为了解这一领域的很好的起点。
在分子生物学中大量工作是定量的，而且最近的许多研究工作是在结合生物信息学和计算生物学的基础之上完成的。从本世纪(二十一世纪)开始，研究基因结构和功能的分子遗传学已经成为分子生物学中发展最快的领域之一。
美国大学分子生物学专业核心课程：
美国本科段核心课程(core courses):
Computer Simulation in Biology 计算机仿真技术在生物学
Advanced Biochemistry and Molecular Biology先进的生物化学与分子生物学
The Chemistry, Biochemistry, and Physical Chemistry of Nucleic Acids 化学 生物化学 物理化学 核酸
Physical Biochemistry物理生化
Structural Biology and Physical Biochemistry结构生物学和生物化学物理
Protein/Nucleic Acid Chemistry and Enzymology蛋白质/核酸化学和酶学
Structural Biophysics 结构物理
Molecular Cell Biology 分子 细胞生物学
Advanced Topics in Genetics: The Genome 深层研究、遗传学 基因组
Immunobiology of Cancer 免疫学的研究
Principles of Neuroscience 神经科学原理
Microbial Genomics and Genetics 微生物基因组学和遗传学
