यह एक अलग इकाई के रूप में और एक बड़े जीव के हिस्से के रूप में कोशिका का अध्ययन है। आधुनिक कोशिका जीव विज्ञान के लिए सबसे महत्वपूर्ण उपकरण आणविक जीव विज्ञान है, जो जैविक गतिविधि के आणविक आधार से संबंधित है। इसमें आनुवंशिक, जैव रासायनिक या शारीरिक परीक्षाओं के संबंध में मानव, पशु या पौधे कोशिका संस्कृतियों का अध्ययन शामिल है। कोशिका और आणविक जीव विज्ञान का उद्देश्य कोशिका की विभिन्न प्रणालियों, विभिन्न प्रकार के डीएनए, आरएनए और प्रोटीन जैवसंश्लेषण के बीच की अंतःक्रिया को समझना है और साथ ही यह सीखना है कि इन अंतःक्रियाओं को कैसे नियंत्रित किया जाता है। यह जैव रसायन, चिकित्सा, औषध विज्ञान, विषाणु विज्ञान, प्रतिरक्षा विज्ञान और विकासात्मक जीव विज्ञान का एक अनिवार्य हिस्सा है। कृषि से लेकर अंतरिक्ष कार्यक्रम तक, इन क्षेत्रों की मूलभूत जानकारी ने अध्ययन के तरीके में बदलाव पर भारी प्रभाव डाला है।