Molekularna biologija je področje biologije, ki obravnava molekularni stroj življenja. Področje je bilo ustanovljeno v zgodnjih tridesetih letih prejšnjega stoletja, čeprav je bila besedna zveza uporabljena šele leta 1930 in se je področje razširilo šele v poznih 1938-ih in zgodnjih 50-ih. Od takrat je napredek na tem področju ogromen. Področje se je začelo z rentgensko kristalografijo različnih pomembnih bioloških molekul. Kristalografske baze podatkov shranjujejo molekularno strukturo več deset tisoč teh molekul. Razumevanje teh beljakovin nam pomaga razumeti, kako telo deluje in kako ga popraviti, ko se razgradi.
Resnično sodobna molekularna biologija se je pojavila z odkritjem strukture DNK v šestdesetih letih prejšnjega stoletja in sočasnim napredkom v biokemiji in genetiki. Molekularna biologija je ena od treh primarnih bioloških znanosti molekularnega obsega, druge pa so biokemija in genetika. Med tremi ni jasne delitve, vendar imajo splošne domene.
Na splošno biokemija obravnava delovanje beljakovin v telesu, genetika gleda na to, kako se geni dedujejo in razmnožujejo, molekularna biologija pa na proces replikacije, transkripcije in prevajanja genov. Molekularna biologija ima nekaj površinskih podobnosti z računalništvom, saj je na gene mogoče gledati kot na diskretno kodo, čeprav so lahko proteini, za katere kodirajo, in njihove kasnejše interakcije zelo nelinearne.
Najpomembnejša ideja v molekularni biologiji je tako imenovana “centralna dogma” molekularne biologije, ki pravi, da pretok informacij v organizmih poteka po enosmerni ulici – geni se prepisujejo v RNA, RNA pa v beljakovine. Čeprav je na splošno pravilna, »osrednja dogma« ni tako absolutna ali gotova, kot pove njeno ime. V nekaterih primerih se lahko pretok informacij obrne, saj lahko beljakovinsko okolje vpliva na to, kateri geni se prepišejo v RNA in katera RNA se prevede v beljakovine. Vendar pa širša slika drži, da bi bilo v telesu kaos, če bi beljakovine imele prevelik vpliv na gene, ki jih kodirajo.
Eno najosnovnejših področij raziskovanja v molekularni biologiji je uporaba ekspresijskega kloniranja, da se ugotovi, katere beljakovine ustvarjajo kateri geni. Ekspresijsko kloniranje vključuje kloniranje segmenta DNK, ki kodira protein, ki nas zanima, pritrditev DNK na plazmidni vektor, nato uvedbo vektorja v drugo rastlino ali žival. Način izražanja prenesene DNK zagotavlja dragocen vpogled v njeno vlogo v organizmu. To nam omogoča, da se naučimo, kaj počnejo geni. Brez tega znanja bi bila večina genetike, kot je naše poznavanje človeškega genoma, neuporabna.
V molekularni biologiji obstaja veliko drugih poizvedb. Polje je osupljivo ogromno. Zgoraj predstavljene informacije pa služijo kot uvod.