Moleküler biyoloji, hücresel moleküllerin yapısını ve kompozisyonunu ve bu moleküllerin organizmalarda nasıl etkileştiğini inceleyen biyoloji alanıdır. 20. yüzyılın sonlarında yeni bilimsel teknikler geliştikçe, bilim insanları hücre biyolojisi, biyokimya ve genetiğin metodolojik yaklaşımlarını birleştirerek biyolojik sistemler hakkında daha ayrıntılı sorular sormaya başladılar.

Alanların bu kesişiminde, moleküler biyologlar biyolojik süreçlerin moleküler temeli, özellikle biyolojik bilgi depolama ve transferi hakkında DNA, RNA ve proteinler gibi kodlanmış moleküller aracılığıyla sorular sorarlar. Örneğin, genetik bilgi çeşitli genlerde nasıl saklanır? Veya protein oluşturma oranlarını kontrol etmek için hangi moleküler etkileşimler gereklidir ve bu oranlar sitozol içindeki diğer hücre sinyal mekanizmaları ile nasıl koordine edilir? Bundan sonra ve nihayetinde, proteinler hücrelerde gerekli biyolojik görevleri yerine getirmek için diğer kodlanmış moleküller ile nasıl etkileşime girer?

Bu disiplinlerarası alan, 1960’larda DNA ve RNA’nın moleküler yapısı ve genetik kod hakkında bildiklerimiz genişledikçe ortaya çıktığı için nispeten gençtir diyebiliriz. O zamandan beri, moleküler biyologlar DNA, RNA’yı kopyalamak ve genleri manipüle etmek için laboratuvar araçları geliştirdiler. Bu araçlardan en iyi bilinenlerinden bazıları polimeraz zincir reaksiyonu (PCR), jel elektroforezi, Southern blot, DNA dizilimi, mikrodiziler ve transgenik organizmalardır. Bu yaklaşımları kullanarak, moleküler biyologlar canlı organizmalardaki dinamik moleküler etkileşimleri inceleyebilir ve hücrelerin moleküler düzeyde nasıl çalıştığını anlayabilirler.

Günümüzde moleküler biyoloji, kodlayıcı olmayan RNA ve bir hücre içindeki bilgi aktarımını ve nihayetinde bir organizmanın işlevini etkileyen diğer epigenetik mekanizmaların keşfi ile radikal bir şekilde genişlemiştir.