Disciplina che studia le sostanze presenti nelle cellule degli organismi viventi. La biologia molecolare studia soprattutto gli acidi nucleici e molte proteine (che sono sostanze fondamentali per la vita), allo scopo di spiegare qual è la relazione esistente tra la loro struttura e la funzione svolta all'interno delle singole cellule e di ciascun organismo. Gli acidi nucleici costituiscono la cosiddetta "informazione genetica" della cellula, ovvero l'elenco di tutto ciò che una cellula "deve fare". Sono il DNA, che significa acido desossiribonucleico e l'RNA, ovvero acido ribonucleico. La biologia molecolare ha fornito importanti contributi allo sviluppo della biologia, tra i quali, oltre alla conoscenza della struttura e della funzione degli acidi nucleici e delle proteine, la scoperta dei meccanismi dell'ereditarietà (ovvero la trasmissione dei caratteri di un individuo ai suoi discendenti) e del metabolismo (che è l'insieme delle trasformazioni che avvengono in un organismo e che comprendono sia le trasformazioni per l'ottenimento di energia, sia le trasformazioni per la demolizione di sostanze complesse in composti più semplici, che saranno utilizzati per la costruzione di nuove sostanze complesse). É grazie alle scoperte avutesi con la biologia molecolare che hanno avuto larga diffusione ed applicazione l'ingegneria genetica (che è spesso chiamata tecnologia del DNA ricombinante e che è la parte della biologia molecolare che si interessa specificamente degli acidi nucleici) e le biotecnologie (che sono i processi mediante i quali si utilizzano materiali biologici per produrre beni e servizi in vari settori, tra cui quello sanitario). Spesso la medicina fa ricorso alle tecniche della biologia molecolare per effettuare esami di laboratorio utili per la diagnosi.