A biologia molecular estuda os fundamentos da atividade vital dos organismos ao nível das macromoléculas. O objetivo da biologia molecular é estabelecer o papel e os mecanismos de funcionamento destas macromoléculas com base no conhecimento das suas estruturas e propriedades. Historicamente, a biologia molecular foi formada durante o desenvolvimento dos ramos da bioquímica que estudam os ácidos nucleicos e as proteínas. Enquanto a bioquímica estuda o metabolismo, a composição química das células vivas, os organismos e os processos químicos neles realizados, a biologia molecular centra-se no estudo dos mecanismos de transmissão, reprodução e armazenamento da informação genética. O objeto de estudo da biologia molecular são os ácidos nucleicos propriamente ditos - desoxirribonucleico (ADN), ribonucleico (ARN) - e as proteínas, bem como os seus complexos macromoleculares - cromossomas, ribossomas, sistemas multienzimáticos que asseguram a biossíntese das proteínas e dos ácidos nucleicos. A biologia molecular também faz fronteira com os objectos de investigação e coincide parcialmente com a genética molecular, a virologia, a bioquímica e uma série de outras ciências biológicas relacionadas.