过去的生物学仅从个体水平对生命进行形态描述和分析。随着科学技术进步，实验为基础的研究逐渐深入到生命本质。今天，人类能深入细胞内部，研究其精细结构和化学物质，取得重大突破。1953年，DNA双螺旋结构的发现，标志着生物科学新时代的开端，为分子水平的生命现象研究奠定基础。分子生物学揭示生命活动规律，影响生命科学各领域，尤其在医学、农业中发挥巨大作用。细胞生物学和神经生物学研究迅速发展，成为生命科学热点。
分子生物学在分子层面上研究生命活动及其规律。研究内容包括蛋白质、核酸和糖类等生物大分子的结构、功能及其相互作用。DNA具有多态性，功能包括自我复制、指导蛋白质合成、酶活性。RNA结构复杂、功能多样，参与蛋白质合成、催化、基因表达调控等。蛋白质研究重视结构与功能，其空间构型与功能密切相关。蛋白质合成研究关注分拣、运输、修饰加工和降解。
糖类在细胞间起黏附和信息传递作用，是重要信息分子。分子生物学研究从单个大分子转向生物大分子体系，从晶体结构转向溶液中天然构象及其动态变化。蛋白质、核酸及糖类的知识广泛传播，教学内容应加强分子生物学内容。基因研究扩展到基因组，包括结构基因组学和功能基因组学。人类基因组计划标志着基因组学时代开始，涉及序列信息为基础的新时期。
细胞生物学研究进展显著。生物膜系统的发现使细胞结构更加完整，细胞膜在能量转化、物质交换、信息传递中发挥关键作用。细胞骨架和细胞核骨架研究揭示其在生命活动中重要作用。细胞功能研究强调结构与功能的协调，生命活动体现物质转化、能量流动和信息传递。
细胞内调控系统研究包括细胞周期、细胞生长发育的调控等。生命活动的焦点是发育生物学，涉及细胞分化、形态建成、细胞凋亡等问题。细胞凋亡与癌症、人类健康密切相关。细胞生物学内容在新课程中应加强，包括细胞结构、分裂、功能等。
脑科学是生命科学前沿领域，探索脑的奥秘具有高度复杂性和哲理意义。近十年，脑科学研究快速发展，被誉为“脑的10年”。高中生物学课程标准和教材中将适当介绍脑科学进展。初中生物课程中涉及较少，但“动物的运动与行为”主题为学习脑科学奠定基础。
生物系统的概念是指从系统论的角度与观念来看生物体与生物界，将生物不同层次的结构体系看做“系统”。