Biokemija je študija kemičnih procesov in reakcij, ki potekajo v živih organizmih. Lahko se šteje za podrazdelek tako kemije kot biologije, čeprav spretnosti in tehnike, ki se uporabljajo v njem, dajejo velik poudarek tradicionalni kemiji.
Zelo dolgo je veljalo, da se živa in neživa snov bistveno razlikujeta. Večina znanstvenikov je verjela, da lahko samo živa bitja ustvarijo posebne biološke molekule iz drugih bioloških molekul, pridobljenih s hrano. Te molekule naj bi bile prežete z »vitalno silo«, ki je omogočila življenje. Leta 1828 je nemški kemik Freidrich Wöhler temu končal tako, da je po naključju sintetiziral organsko kemično sečnino – glavno sestavino urina – iz anorganskih predhodnikov. Rodilo se je področje biokemije.
Od leta 1828 so študije na tem področju znanstvenikom prinesle spoznanje o načinu, kako rastline črpajo energijo iz sonca (fotosinteza); kako živali pretvarjajo glukozo v energijsko valuto telesa, ATP (glikoliza); zakaj mišice pečejo, ko oseba močno vadi (proizvodnja mlečne kisline); kako se beljakovine sintetizirajo v celici (izražanje beljakovin); in veliko več. Ker so živa bitja z vidika mnogih ljudi ponavadi najbolj uporabna in pomembna ureditev snovi na Zemlji, ima poznavanje njihovega notranjega delovanja koristno uporabo na številnih področjih, vključno z medicino, kmetijstvom in molekularno biologijo.
Nekatere molekule, ki so jih preučevali biokemiki, vključujejo ogljikove hidrate, beljakovine, lipide in nukleinske kisline. Večina teh je organskih polimerov, kar pomeni, da so sestavljeni predvsem iz preprostih molekularnih vzorcev (monomerov), ki se ponavljajo večkrat v verigi, včasih tudi tisočkrat. Primarni elementi, ki jih najdemo v organskih spojinah, so ogljik, kisik, vodik, dušik, kalcij in fosfor, s količinami v sledovih klora, žvepla, kalija, natrija, magnezija, železa in nekaj drugih.
Številne molekule v telesu, vključno z ogljikovimi hidrati in beljakovinami, imajo strukturne vloge. Beljakovine se proizvajajo neposredno na podlagi genetskih navodil in so med najkompleksnejšimi organskimi molekulami. Nukleinske kisline so gradniki genetskih navodil (DNK in RNA), ki jih najdemo v vseh oblikah življenja, od ljudi do virusov. Različen vzorec nukleinskih kislin, ki jih najdemo v jedrih celic vrste, se imenuje njen genom. Potem so tu še lipidi, univerzalni izraz za številne v vodi netopne biomolekule. Maščoba v telesu je sestavljena iz lipidov.
Biokemijo vsak dan preučuje več deset tisoč strokovnjakov. Prizadevajo si bolje razumeti, kako življenje deluje in kako ga lahko ljudje zaščitijo in uporabijo za izboljšanje življenja.