细胞生物学是利用物理学和化学技术，以及分子生物学的方法、概念，在细胞水平上研究生命活动的科学，其本质问题是遗传与发育的问题。
20世纪50年代以来，关于细胞的超显微结构的研究，使人们对于光学显微镜下看不到的精细结构有了明确的认识。分子生物学、分子遗传学以原核生物为材料取得的成就，使人们了解到遗传密码、中心法则以及原核生物中基因表达的调节与控制等基本问题，这些都直接促进了细胞生物学的发展。
细胞生物学虽说是一个比较年轻的学科，从学术思想上却可以追溯到较早的年代。1863年德国胚胎学家鲁就阐述过关于遗传和发育的设想。他假定受精卵中包含着所有的遗传物质，后者在卵裂时不是平均地分配到子细胞中，这种不同质的分裂决定子细胞及其后代的命运。
德国动物学家魏斯曼发展了这种想法，提出了种质学说，认为裂球的不均等分裂导致了细胞的分化。虽然这些见解已证明是错误的，但可以看出细胞生物学所要解抉的问题在那时已被提出来了。
以后威尔逊1927年在他的《细胞——在发育和遗传中》的巨著中明确指出：细胞是生命活动的基本单位，发育和遗传这些生命现象应当在细胞上研究。1934年，美国遗传学家和胚胎学家摩尔根在遗传学取得巨大成就之后，在企图融合发育与遗传的《胚胎学与遗传学》一书中就曾设想通过细胞将胚胎各部分发育和进化的统一起来。
但在摩尔根的年代，由于细胞学和其他相邻学科还未发生密切的联系，或者说其他学科尚未能在细胞水平上开展关于发育和遗传的研究，所以细胞生物学只能在20世纪50年代之后，各方面的条件逐渐成熟了，才得以蓬勃发展。
细胞生物学的基本内容：细胞生物学与其说是一个学科，倒不如说它是一个领域。这可以从两个方面来理解：一是它的核心问题的性质——把发育与遗传在细胞水平结合起来，这就不局限于一个学科的范围。二是它和许多学科都有交叉，甚至界限难分。
例如，就研究材料而言，单细胞的原生动物既是最简单的动物，也是最复杂的细胞，因为它们集许多功能于一身。但是这类研究也可以列入原生动物学的范畴。其次，就研究的问题而言，免疫性是细胞的重要功能之一，细胞免疫应属细胞生物学的范畴，但这也是免疫学的基本问题。
由于广泛的学科交叉，细胞生物学虽然范围广阔，却不能像有些学科那样再划分一些分支学科。如果要把它的内容再适当地划分，可以首先分为两个方面：一是研究细胞的各种组分的结构和功能，这应是进一步研究的基础，例如基因组和基因表达、染色质和染色体、各种细胞器、细胞的表面膜和膜系、细胞骨架、细胞外间质等等；其次是根据研究细胞的哪些生命活动划分，例如细胞分裂、生长、运动、兴奋性、分化、衰老与病变等，研究细胞在这些过程中的变化，产生这些过程的机制等。
当然这仅是人为地划分，这些方面都不是各自孤立的，而是相互有关连的，一定要把细胞作为一个整体看待，一定要把生命过程和细胞组分的结构和功能联系起来。
既然细胞生物学的主要任务是把发育和遗传联系起来，细胞分化这个问题的重要性就不言而喻。因为就整个有机体而言，遗传特点不仅显示在长成的个体，而是在整个生命过程不断地显示出来。而细胞的分化也就是显示遗传特征的过程。
一个经常被引用的例子是红细胞中血红素的转换。人类胚胎早期的红细胞中首先出现胚期血红素，后来逐渐被胎儿期血红素所代替，胎儿三个月之后，后者又被成体型血红素所代替。关于这些血红素已经有很多研究例如它们各自由那些肚链组成，这些肚链在个体发育中交互出现的情况，它们各自的氨基酸组成和排列顺序，各个肽链的基因位点，以至基因的结构都已比较清楚，工作可以说是相当深入了。
但是，追根到底有些问题依然没有得到明确的解答，甚至没有解答——这也适用于关于其他细胞的终末分化的研究。
实现了终末分化的细胞，已经失去了转变为其他细胞类型的潜能，只能向一个方面分化。例如红细胞，虽然发生血红素的转换，但不能转变为其他类型的正常细胞，与胚胎细胞相比，它们的情况要简单些，因为胚胎细胞在尚未获得决定的时候是具有广泛潜能的。拿中胚层细胞来说，它们既可以分化为肌细胞，也可以分化为前肾细胞、血细胞、间质细胞等。
细胞生物学的研究往往乐于使用培养的细胞，它的优点是可以提供足够量的细胞做生化分析，并且只有一种细胞，材料比较单一，分析结果方便。但是对于某些方面的研究则有不足之处，因为细胞在任何一个有机体里都是处于一个社会之中，和别的细胞不同程度地混杂在一起，在其生命活动中不可能不受到相邻的其他细胞的影响，甚至是相邻的同类细胞的影响，其处境要比培养的细胞复杂得多。因此为了研究在一个细胞群中细胞与细胞间的相互关系，细胞社会学被提了出来。
细胞社会学的内容相当广泛，包括不同细胞或相同细胞的相互识别，细胞的聚集与粘连、细胞间的交通和信息交流，细胞与细胞外间质的相互影响，甚至还可包括细胞群中组织分化模式的形成。有些方面已经积累了一些资料，从细胞社会学的角度有目的地深入下去一定会提供更系统的，有用的信息。由于细胞社会学是以细胞群体为对象，而且有些问题也是发育生物学需要了解的，发展下去很可能它会成为细胞生物学与发育生物学之间的桥梁。
展望细胞生物学的研究，除了关于各细胞组分的结构与功能，以及对各种生命现象的研究还要继续深入外。研究是什么原因使得基因能够有序地选择性地表达，可能会成为今后重点研究的问题。此外细胞社会学也会越来越受到重视。
细胞是一切生命体的基本物质构成。当然，这不是说，细胞就没有属于自己的物质构成；人们知道，细胞是一种可以发生裂变和增殖的生命体。当然，这也不是说，细胞就不可以发生聚变；大家又知道，细胞的裂变就是细胞核在裂变，当然，这更不是说，细胞核与细胞核之间就不可以发生聚变了。
细胞学说是19世纪30年代建立起来的一门科学，但是，细胞这一名词由来、使用则始于17世纪并由英国科学家胡克首先提出的。当他用自制的显微镜观察软木时，发现有包围着的小空隙壁的物质的存在，于是他把该“小室”称细胞。后来，意大利解剖学家马尔比基和英国植物学家格鲁均独立发现。
1759年，德国科学家沃尔弗通过精确观察，证明成体动物的肢体和器官是在胚胎发育过程中从一片简单的组织发展起来的，而不是一个事先构造的机械的扩大。这样，沃尔弗便以“后成论”驳斥了“先成论”。该理论说明，有机体的形体存在着一个分化或者说发育过程。但是，在形体分化的途径是由什么来决定的问题上存在着一个错误的认识，那就是，他认为这是由于自然界充满了生命力造成。
1809年，德国自然科学家奥肯在《自然哲学纲要》一书中，沿着思维之路，提出了细胞假说。他认为，一切生物都起源于一种简单的生活物质，这种物质是一种半固态、半液态的胶液，他称为“原始黏液”；他认为，“原始黏液”是由海洋中的无机物转化而来的，以后变成了“纤毛虫样的小泡”。
这些小泡以不同的方式结合，最后形成各种形态的高等动植物。奥肯的假说虽然带有思辨性和推测性，缺乏实验依据，却具有合理性，包含了生物的进化论思想，被恩格斯称为采用进化论的第一人。
随着消色差显微镜的问世，人们得以直接观察到有机细胞的详细的结构情况，对细胞的构造也有了比较清楚的了解。到了1832年，英国植物学家布朗终于观察到了植物细胞核。不久，捷克生物学家普金叶等人在观察到动物的细胞也有核，普金叶和法国动物学家杜雅丹观察到细胞中存在活的、有生命力的质块。这样，人们对细胞构造便有了初步的认识，即细胞是个很小的、内部含有一个核的质块。
现在已经知道，细胞是能够表现生命现象的一个基本功能单位，一般由细胞核、细胞质和细胞膜组成。在细胞质中还有许多小器官的存在，人们把它们称为“细胞器”，而在植物细胞膜的外面，还有一层较厚的细胞壁。人们又知道，细胞的体积通常很小，须用显微镜才能观察得到；但是，大型的细胞如洋葱的细胞、卵细胞用肉眼是可以观察到的，而有的神经细胞的突起部分，可以达到1米以上呢。
细胞的本质，是一个层次的生物场。
我们知道，细胞在生物学中具有相当重要的地位，相当于是原子、分子在无机界中的地位，而细胞学说当然也就相当于化学中的原子论、分子论。那么，细胞的本质又是什么呢？笔者以为，细胞的本质不是别的，正是一个层次的生物场。什么意思呢？就是说，由于细胞是一种物质，所以，像无机界中的物质一样，同样以场的形式存在。我们知道，由于物质存在质量、性量，所以会形成一定的场。
大家知道，细胞学说创建于19世纪30年代，它是由德国植物学家施莱登和动物学家施旺首先提出来的。1838年，施莱登在总结了前人的研究成果的基础上，写了《论植物的发生》一文，提出了“植物构造”一说，认为细胞是一切植物结构的基本单位和细胞是一切植物发展的根本实物。也就是说，一切植物都是由细胞发展而来的，或者说植物发育的基本过程也就是作为实物的细胞不断形成和增长。
1839年，动物学家施旺把施莱登的学说推广到了整个生物界，他在当年发表的《动植物结构和生长相似性的显微镜研究》一文中，用了大量的资料证明，动植物的有机体的结构原则上是相似的，它们的一切组织都是由细胞发展而来的，细胞是一切生物的基本构成。他的学说不仅打破了动植物的界限，而且把动物、植物统一在了细胞的基础上。在分子生物学未创立前，能有这样的认识实在可贵。
施莱登和施旺都认为，细胞学说不仅是关于有机体构造的学说，也是关于有机体发育的学说。但是，关于细胞是怎么来的，其发育机理是什么的问题，尽管也曾经有过一些猜想，由于缺乏有力的证据，很难令人信服，但他们的猜想或者说设想对生物学的研究却起到了推动作用。19世纪50年代，德国医生马克和瑞士人寇力克等人把细胞学与胚胎学联系起来认识时，才搞清楚了“细胞分裂”的原理。
随后，贝尔纳的研究发现和理论观念，确实为细胞生物学的发展起到了推动作用，但说他给细胞学说的形成画上一个完美的句号，编者还是持保留意见。
100多年来，细胞的研究吸引了众多科学家，成为生物科学中最重要的基础学科之一。
人们不仅发现了细胞核中的染色体，而且搞清了染色体是由脱氧核糖核酸和蛋白质盘绕而成的，遗传信息就储藏在染色体的基因中。染色体最大的特点是能够自我复制，由此，才有细胞的增长和生命的延续。
细胞质不是均一的黏液，其中分布着有独特功能的细胞器，如线粒体、核糖体、高尔基体、质体、溶酶体等等。线粒体能产生供细胞内各种物质活动的化合物腺三磷，是细胞内的“动力工厂”，核糖体是制造蛋白质的“小工厂”，溶酶体中含有的消化酶，可消化细胞中摄取的营养物，而植物细胞中的叶绿体，我们已经很熟悉了，它在光合作用中扮演着重要角色。
包裹着细胞的细胞膜，原来被认为是没有什么复杂结构的薄薄一层膜。现在发现，细胞膜也有很复杂的结构，它们不仅对细胞起着支撑保护作用，而且对调节细胞内外的渗透压，交换营养物和废物，产生抵御外界侵袭的防疫物质等都起着极重要的作用。不仅细胞外有膜，细胞质、细胞核中都有膜。
细胞内的这些结构相互联系，彼此合作，维持着细胞的正常生活。
应当说，人们对细胞内这些亚显微结构，特别是它们的分子构筑与功能的关系，还不是很清楚，分子生物学正帮助细胞工作者向前探索。
随着人们对细胞认识的深入，细胞学也获得了越来越广泛的应用。
细胞内进行的种种化学活动是物种进化、个体发育、生长、繁殖、衰老及一些疾病的基础，因此，要探明发育、生长、衰老、疾病、进化等机理都离不开对细胞的研究。
癌症是严重威胁人类健康与生命的疾病。癌细胞与正常细胞的最大不同就在于癌细胞恶性生长，无休止的分裂。查清影响细胞癌变的因素、癌细胞无休止分裂的机制及让癌细胞逆转的条件，无疑对征服癌症有重大意义。科学家们经过努力，已经获得了不少重大进展。
随着科学技术的不断发展，人类对细胞的认识也在继续，对生物细胞技术的突破也将更上台阶。