Moleküler biyoloji, canlı hücrelerdeki süreçleri moleküler düzeyde inceleyen bir bilim dalıdır. Bu alan, DNA, RNA ve proteinler gibi temel biyomoleküllerin birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini ve genetik bilginin nasıl aktarıldığını araştırır. Moleküler biyoloji sayesinde hücrelerin nasıl çalıştığı, yaşam süreçlerinin nasıl düzenlendiği ve hücreler arası iletişimin nasıl gerçekleştiği anlaşılmıştır.

Moleküler biyoloji, genetik mühendisliği, DNA dizileme ve klonlama gibi modern biyoteknolojik yöntemlerin gelişmesine öncülük etmiştir. Bu gelişmeler sayesinde bilim insanları kalıtsal hastalıkların nedenlerini daha iyi kavrayabilmiş, yeni tedavi yöntemleri geliştirmiş ve tarımda daha dayanıklı bitki türleri ortaya çıkarmıştır. Moleküler biyoloji, jeoloji, astronomi veya akışkanlar dinamiği gibi diğer bilim dallarından farklı olarak, yaşamın temel yapı taşlarını ve hücresel düzeydeki sırları ortaya koyar. Elde edilen bulgular, tıp, tarım ve biyoteknoloji alanlarında devrim niteliğinde yeniliklere yol açmıştır.