Молекуля́рна біоло́гія — галузь науки, яка вивчає біологічні процеси на рівні біополімерів — нуклеїнових кислот і білків та їх надмолекулярних структур.
Фундаментальними завданнями молекулярної біології є встановлення молекулярних механізмів основних біологічних процесів, таких як відтворення та реалізація генетичної інформації, біосинтез білків та інших зумовлених структурно-функціональними властивостями і взаємодією нуклеїнових кислот і білків, а також вивчення регуляторних механізмів даних процесів.
Проблеми еволюції або онтогенезу не можна розглядати тільки на рівні організму, тобто без молекулярного, а також популяційно-видового і біоценотичного рівнів, проблема регулювання чисельності спирається на молекулярний рівень, але стосується також всіх вищих, включаючи аспекти біосферного рівня (наприклад забруднення середовища)
Основні напрямки досліджень:
Організація макромолекул та надмолекулярних утворень, що зумовлюють такі специфічні ознаки живої матерії, як саморегулювання систем, спадковість та мінливість, ріст і розвиток.
Молекулярні механізми процесів у клітині: біосинтез днк, синтез рнк на матричній днк, біосинтез білків на рибосомах, мембранний транспорт,ферментативний каталіз та інші.
Принципи регулювання макромолекулярних функцій і процесів у клітині.
Розроблення нових методів та біотехнологій для практичного використання.