Biologi sel dan molekuler merupakan studi tentang sel dan makromolekul (DNA, RNA, protein, lipid, karbohidrat) yang menentukan struktur dan fungsinya. Sel merupakan bagian terkecil dari tubuh makhluk hidup baik secara struktural maupun fungsional. Beberapa organisme hanya terdiri atas satu sel, sementara organisme lainnya terdiri atas trilyunan sel. Biologi sel difokuskan pada struktur dan fungsi dari suatu sel, mulai dari sifat-sifat umum yang dimiliki oleh semua sel sampai dengan fungsi yang sangat khusus yang dimiliki oleh sel-sel khusus.

Saat ini pesatnya perkembangan ilmu biologi sel sangat membantu para ahli biologi sel dan molekuler untuk dapat memahami berbagai aktivitas kehidupan organisme yang sangat komplek seperti metabolisme, pertumbuhan, diferensiasi, kebakaan dan juga evolusi baik pada tingkat selular ataupun molekular. Area yang paling penting di mana biologi sel dan molekuler sangat berperan dalam bidang kedokteran adalah genetika. DNA kita berada di dalam inti sel. Ini berarti semua penelitian mengenai genetika manusia akan kembali kepada kajian tentang sel. Dewasa ini, tidak ada bidang kajian kedokteran, farmasi, kelautan, pertanian, maupun peternakan yang tidak melibatkan kajian tentang genetika. Kemampuan untuk memetakan genom manusia dan kemampuan untuk memanipulasi genetik manusia telah membuka wawasan baru dalam bidang kedokteran dan penelitian kedokteran. Semua itu berpulang pada penelitian mengenai biologi sel dan molekuler.