ביולוגיה מולקולרית היא המחקר של הביולוגיה ברמה המולקולרית. תחום זה חופף בחלקו לתחומים אחרים בביולוגיה, בעיקר גנטיקה וביוכימיה. ביולוגיה מולקולרית עוסקת בעיקר בקשרי הגומלין בין המערכות השונות של התא, כמו הקשרים בין ה-DNA, ה-RNA והסינתזה (הבנייה) של החלבונים והבנה כיצד קשרים אלה מווּסתים.
בתמונה: תהליך ייצור החלבונים בתא לפי תבנית ה-DNA מכונה "הדוֹגמה הבסיסית של הביולוגיה המולקולרית".
