達(dá)爾文的進(jìn)化論，許旺和施萊登的細(xì)胞學(xué)說以及孟德爾遺傳定律和摩根的染色體學(xué)說奠定了當(dāng)代生物學(xué)的基礎(chǔ)，但是他們都只是從純生物學(xué)的角度來闡述生命現(xiàn)象，而不能說明它的根本機(jī)理和原因。雖然遠(yuǎn)在 1871年，R，Lankester曾預(yù)言過，生物不同種屬間的化學(xué)和分子差異的發(fā)現(xiàn)和分析，對確定系統(tǒng)發(fā)生的關(guān)系要比總體形態(tài)學(xué)的比較研究更為重要。這個(gè)非凡的預(yù)見雖然已為近代的分子生物學(xué)所證實(shí)，但按當(dāng)時(shí)的科學(xué)水平，這個(gè)設(shè)想沒有可能得到證實(shí)。在生物大分子的研究方面，遠(yuǎn)在上世紀(jì)40年代即已分離出血紅蛋白結(jié)晶，1871年Miesclier即分離出“核素”，這些發(fā)現(xiàn)，在科學(xué)史上有重大意義，但限于當(dāng)時(shí)的科學(xué)水平，不可能進(jìn)一步了解這些物質(zhì)的本質(zhì)，所以也不可能有意識地研究這些物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)來探討生命的根本問題。因此，分子生物學(xué)的誕生和發(fā)展主要是本世紀(jì)內(nèi)的事。
本世紀(jì)分子生物學(xué)的誕生和發(fā)展按其重大的突破和進(jìn)展可大致地劃分為三個(gè)階段。 第一階段：在上世紀(jì)的后期，巴斯德由于發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌而在自然科學(xué)史上留下豐功偉績，但是他的“活力論”觀點(diǎn)，即認(rèn)為細(xì)菌的代謝活動必須依賴完整細(xì)胞的看法，卻阻礙了生物化學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。直至1890～1900年問suchner兄弟證明酵母提出液可使糖發(fā)酵之后，科學(xué)家們才認(rèn)識到細(xì)胞的活動原來可以再拆分為更細(xì)的成分加以研究。此后相繼結(jié)晶了許多酶，如腺酶（Sumner，1926)、胰蛋白酶（Northrop，1930)及胃蛋白酶（Northrop及Kunitz，1932)等，并且證實(shí)了這些物質(zhì)都是蛋白質(zhì)。這些成果開辟了近代生物化學(xué)的新紀(jì)元。事實(shí)上，分子生物學(xué)正是在科學(xué)家們打破了細(xì)胞界限之日誕生的。在這以后的幾十年間，科學(xué)界普遍認(rèn)為，蛋白質(zhì)是生命的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。與此同時(shí)，被湮沒達(dá) 35年之久的孟德爾遺傳定律（1865)，又被重新發(fā)現(xiàn)，摩根等在這個(gè)定律基礎(chǔ)上建立了染色體學(xué)說，使遺傳學(xué)的研究引起了科學(xué)界的重視。這個(gè)時(shí)期，尤其是在第一次世界大戰(zhàn)之后，正是物理學(xué)空前發(fā)達(dá)的年代，量子理論和原子物理學(xué)的研究表明，盡管自然界的物質(zhì)變化萬千，但是組成物質(zhì)的基本粒子相同，它們的運(yùn)動都遵循共同的規(guī)律。那么，是否可以應(yīng)用物理學(xué)的基本定律來探討和解釋生命現(xiàn)象呢？不少科學(xué)家抱著這個(gè)信念投身到生命科學(xué)的研究中，從而開始了由物理學(xué)家、生化學(xué)家、遺傳學(xué)家和微生物學(xué)家等協(xié)同作戰(zhàn)的新時(shí)期，在這個(gè)時(shí)期里，科學(xué)家們各自沿著兩條并行不悖的路線進(jìn)行研究。一派是以英國的Astbury等為代表的所謂結(jié)構(gòu)學(xué)派（structurists)，他們主要用ｘ射線衍射技術(shù)研究蛋白質(zhì)和核酸的空間結(jié)構(gòu)，認(rèn)為只有搞清生物大分子的三維結(jié)構(gòu)，才能闡明生命活動的本質(zhì)，分子生物學(xué)一詞正是Astbury在1950年根據(jù)他的這一思想首先提出來的。另一學(xué)派稱為信息學(xué)派，他們著眼于遺傳信息的研究。它的創(chuàng)始始人之一，德國的Delbruck，本來是原子物理學(xué)家，由于矢志于遺傳學(xué)的研究, 由德國來到美國摩根的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)他無法用數(shù)學(xué)表達(dá)果蠅的遺傳規(guī)律時(shí)，轉(zhuǎn)而以噬菌體為研究對象，把噬菌體看成為最小的遺傳單位，研究其遺傳信息的表達(dá)和調(diào)控。所以這一派也稱為噬菌體學(xué)派。
在這個(gè)時(shí)期，分子生物學(xué)研究的最重要成果是證明了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA而不是蛋臼質(zhì)，Avery等（1944)證明了使肺炎雙球菌由粗糙型轉(zhuǎn)成為光滑型的轉(zhuǎn)化因子是DNA。隨后，噬菌體學(xué)派的Hershey和chase進(jìn)一步提出了更加令人信服的證據(jù)，他們用蛋白質(zhì)上標(biāo)記了放射性硫的噬菌體感染細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)只有噬菌體的DNA被“注射”到細(xì)菌體內(nèi)去并在其中繁殖，而蛋白質(zhì)則留在細(xì)胞之外。但在當(dāng)時(shí)，由于科學(xué)界對DNA的結(jié)構(gòu)尚少研究，所以還無從知道何以DNA能成為遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。
分子生物學(xué)發(fā)展的第二階段是以DNA雙螺旋的發(fā)現(xiàn)為標(biāo)記的，這個(gè)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)正是結(jié)構(gòu)學(xué)派和信息學(xué)派匯合所結(jié)出的碩果，從此以后，關(guān)于生物大分子結(jié)構(gòu)和信息的研究才緊密地結(jié)合起來，Watson 和Crick的DNA雙螺旋學(xué)說破天荒地用分子結(jié)構(gòu)的特征解釋生命現(xiàn)象的最基本問題之一－－基因復(fù)制的機(jī)理，從而使生物學(xué)真正進(jìn)入分子生物學(xué)的新時(shí)代。在這以后的年代里，DNA的研究始終占據(jù)著分子生物學(xué)的中心地位。在短短的20年里，mRNA的發(fā)現(xiàn)和遺傳密碼的破譯，以及DNA聚合酶、RNA聚合酶、限制性核酸內(nèi)切酶、連接酶，質(zhì)粒等一系列重大發(fā)現(xiàn)，終于導(dǎo)致70年代初重組DNA技術(shù)的問世。這標(biāo)志著分子生物學(xué)發(fā)展到了更高階段，即第三階段。這項(xiàng)技術(shù)使分子生物學(xué)家能夠在體外按照主觀愿望切割和拼接DNA分子，借助細(xì)菌制造大量所需的DNA片段，極大地促進(jìn)了DNA本身結(jié)構(gòu)和功能的研究。更有甚者，這項(xiàng)技術(shù)標(biāo)志著分子生物學(xué)家從認(rèn)識和利用生物的時(shí)代進(jìn)入了改造和創(chuàng)建物種的新時(shí)期。
