应用近代物理学、化学和分子生物学的理论和技术与细胞学相互融合和渗透， 从细胞的不同层次——分子、超微结构和整体研究生物生命活动规律的学科。细胞生物学与生物化学、遗传学形成了当代生命科学发展的前沿和基础学科。生物体的生长、发育、繁殖、遗传、代谢、分化、感应等生命现象， 都由细胞来体现。因此， 细胞生物学是从各级水平研究细胞的结构与功能关系， 探索其各种生命现象规律的科学。

发展简史 从演变过程可分为四个时期。1665年到1838年为细胞学的创立时期， 这一阶段从英国的胡克(RobertHooke，1635～1703)发现了细胞以后， 到施莱登(M. J. Schleiden， 1804～1881) 与施旺(T.Schwann，1810～1882)分别在1838年和1839年对细胞进行了论证并首次提出了细胞学说(cell theory)， 指出了细胞是动、植物有机体结构和功能活动的基本单位;各种细胞具有共同的基本构造和特性;细胞有自己的发生发展过程。从1840年到1863年为细胞生物学发展的第二阶段，这一时期提出了原生质(protoplasm)的概念，指出有机体的组织单位是一小团原生质(舒尔茨Schultze，1861)。第三阶段是从1864年到1900年，发现了细胞的有丝分裂和减数分裂， 发现了某些细胞器(中心体、线粒体和高尔基体)并对其功能进行了描述。从1900年为第四阶段，这一时期先是细胞学和遗传学联系一起创立了细胞遗传学(cytogenetics)。其后细胞学与生理学结合在一起建立了细胞生理学， 对一些生理现象从细胞水平进行了研究。由于超微结构的研究，以及利用生物化学和生物物理学的理论和方法，又从分子水平分析细胞生命活动的本质与机制。再后，由于细胞学和化学、物理化学相渗透而形成了细胞化学，从而为细胞形态学和生化细胞学搭起了桥梁。最后由于新技术、新方法、新的仪器不断涌现， 从1936年以来细胞学的研究， 发生了很大的变化。如1941年比德尔(Beadle)和塔特姆(Tatum) 提出了一个基因一个酶的理论， 1944年肯定了DNA是遗传物质。1953年沃森(Watson)与克里克(Crick)发现了DNA分子的双螺旋结构， 在细胞遗传的物质基础、遗传信息的转录与翻译、遗传密码的制订与DNA的复制、RNA的逆转录等方面都取得了飞跃的发展， 如生物膜从简单的模型发展为液态晶态镶嵌学说; 细胞连接、识别通讯、信息和能量传递过程的发现;细胞受体与靶细胞代谢、免疫信息传递间的关系;细胞器的进一步发现和功能逐步明确; 细胞核DNA分子的结构特性，mRNA、tRNA、rRNA结构、分布与功能， 基因本质及结构、调控系统的发现;基因克隆技术与DNA重组技术的应用; 细胞发育与动力学研究， 细胞克隆与细胞株的建立、细胞融合技术的发现等。上述几个阶段的过程说明， 细胞生物学实际上是细胞学在现代科学技术条件下发展的产物。

研究内容 细胞结构与功能的物理化学基础， 包括原生质的结构与功能、生物分子间的相互作用; 细胞表面的分子结构与功能; 细胞代谢与调节; 细胞器的结构与功能， 细胞运动及其相关结构; 细胞核与遗传物质，基因表达与调控;细胞分化， 增殖与衰亡; 生命的起源与进化。

研究方法 包括： 光学显微镜和电子显微镜技术对细胞的研究; 活细胞观察法; 细胞化学技术包括荧光和免疫细胞化学技术; 利用同位素的显微放射自显影法; 显微分光光度测量法;X射线衍射技术;核酸分子杂交技术; 细胞组分的分级分离技术; 细胞培养与细胞融合技术; 染色体分析技术; 单克隆抗体技术和细胞电泳技术等。

相关学科 联系着生命科学的许多分支学科， 包括： 动物学、植物学、微生物学、解剖学与组织学、生理学、遗传学、免疫学、胚胎学、生物化学、生物物理学、分子生物学与量子生物学。细胞生物学汇集了这些相关学科的精髓， 而又是这些学科必不可少的基础。

现状和发展趋势 在下列四大方面取得重大进展从而把细胞生物学提高到了新的水平。在细胞核研究方面，DNA分子双螺旋结构特性的进一步明确，DNA分子复制生化过程的了解，DNA、RNA与细胞中蛋白质合成关系和经过修改的中心法则的确定。核小体结构的明确，证明了核液中存在的DNA复制及转录的全部酶系，观察到核仁组织者中rRNA基因转录的具体过程，在细胞生物学中应用了DNA重组技术与基因克隆技术。在生物膜方面新模型学说的创立及功能与结构的动态研究。对线粒体、叶绿体、核糖体、内膜系统、骨架系统与细胞增殖与分化的研究更加深入。当前发展的主要趋势是： 对生物膜结构与功能进一步研究以解决物质转运的分子基础。对发育与分化中细胞作用机制的研究以进一步了解畸形、肿瘤与细胞衰老的分子机制。加深对细胞增殖问题的研究以了解与DNA分子复制有关的代谢反应与生化变化。了解细胞质基质胞质体(cytosome)及其与细胞骨架的关系。对生物技术有关基础理论的研究也是今后细胞生物学发展的趋势， 这方面理论的阐明必将推动生物技术的发展。