Củng giống như chúng ta, bản thân những tế bào mà hình thành nên cơ thể của chúng ta có thể phát triển, sinh sản, xử lý thông tin, đáp ứng kích thích, và thực hiện các phản ứng hóa học thú vị. Những khả năng đó định nghĩa sự sống. Chúng ta và những tổ chức đa bào khác chứa đựng hàng tỷ hoặc hàng nghìn tỉ tế bào được tổ chức thành những cấu trúc phức tạp, nhưng nhiều tổ chức chỉ là đơn bào. Dù cho những cơ quan đơn bào thể hiện tấc cả các dấu hiệu đặc tính của sự sống, chỉ ra rằng tế bào là nền tảng đơn vị cơ bản của sự sống. Bước vào thế kỷ 21, chúng ta đối mặt với một sự bùng nổ của những dữ liệu mới về thành phân của tế bào, những cấu trúc mà chúng chứa đựng, cách chúng tiếp xúc và ảnh hưởng lẫn nhau. Vẫn còn một lượng lớn cần phải học hiểu chi tiết về làm thế nào thông tin thông qua những tế bào và làm thế nào chúng quyết định cách thích hợp nhất để đáp ứng.

Sinh học phân tử tế bào là khoa học tích hợp, phong phú mà kết hợp cùng với sinh hóa, lý sinh, sinh học phân tử, vi sinh vật, di truyền, sinh lý, khoa học máy tính và sinh học phát triển. Trong mỗi lãnh vực có tầm quan trọng riêng và hệ thống thí nghiệm riêng biệt. Những chương tiếp theo, chúng tôi sẽ mô tả rỏ rang và phương pháp thí nghiệm thiết kế từ tấc cả các lĩnh vực, dần dần bào trùm lên câu chuyện đa diện về sinh, sống và tử của tế bào. Chúng tôi bát đầu phần mở đầu với giới thiệu về sự đa dạng, thành phần và chức năng thiết yếu, và những gì chúng tôi học được từ nhiều cách để nghiên cứu tế bào.