分子生物学（ぶんしせいぶつがく、Molecular biology）は、生命現象を分子を使って説明（理解）すること目的とする学問である。現在では、脳、再生、免疫、癌などに研究対象が広く拡大しており、21世紀の現在、生物学の主流ともいえる。

当初は、タンパク質の分子構造を明らかにしその機能との関係を研究する領域も分子生物学と呼ばれたが、現在ではこれは構造生物学と呼ばれ区別されることが多い。しかし、分子生物学と密接な関係にあることには変わりない。