細胞結構和功能的生物學分支學科。細胞是組成有機體的形態和功能的基本單位，自身又是由許多部分構成的。關于結構的研究不僅要知道它是由哪些部分構成的，而且要進一步搞清每個部分的組成。相應地，關于功能不僅要知道細胞作為一個整體的功能，而且要了解各個部分在功能上的相互關系。
有機體的生理功能和一切生命現象都是以細胞為基礎表達的。因此，不論對有機體的遺傳、發育以及生理機能的了解，還是對于作為醫療基礎的病理學、藥理學等以及農業的育種等，細胞學都至關重要。
奠基階段
絕大多數細胞都非常微小，超出人的視力極限。觀察細胞必須用顯微鏡。但是，在認識到細胞的客觀存在之前，還無法知道在顯微鏡下觀察到的對象就是細胞。所以 1677年A.van列文虎克用自己制造的簡單顯微鏡觀察到動物的“精蟲”時，并不知道這是一個細胞。細胞(cell，源于拉丁文cella原意為空隙、小室)一詞是1667年R.胡克在觀察軟木塞的切片時看到軟木中含有一個個小室而以之命名的。其實這些小室并不是活的結構，而是細胞壁所構成的空隙，但細胞這個名詞就此被沿用下來。在細胞學的啟蒙時期，用簡單顯微鏡雖然也觀察到許多細小的物體──例如細菌、纖毛蟲等，但目的主要是觀察一些發育現象，例如蝴蝶的變態，精子和卵子的結構等。由于受當時的顯微鏡的局限，觀察不夠精確，加上宗教信念的束縛，這些觀察結果反而支持了先成論的教條。有的人聲稱在精子中看到了具體而微的“小人”，認為由此發展成將來的個體──唯精論者；也有的人認為“小人”存在于卵子中──唯卵論者。先成論的影響持續了100多年，阻礙了人們在R.胡克的基礎上對細胞進一步了解，直到1827年К.M.貝爾發現哺乳類的卵子，才開始對細胞本身進行認真的觀察。在這前后研制出的無色差物鏡，引進洋紅(carmine)和蘇木精作為使細胞核著色的染料以及切片機和切片技術的初創，都為對細胞進行更精細的觀察創造了有利條件。
對于研究細胞起了巨大推動作用的是M.J.施萊登和T.A.H.施萬。前者在1838年描述了細胞是在一種粘液狀的母質中經過一種像是結晶樣的過程產生的，而且首先產生出核（還發現核仁）。他并且把植物看作細胞的共同體，就好像水螅蟲的群體一樣。在他的啟發下施萬堅信動、植物都是由細胞構成的。他積累了大量事實，指出二者在結構和生長中的一致性，于1839年提出了細胞學說。與此同時，捷克動物生理學家J.E.浦肯野提出原生質的概念；德國動物學家C.T.E.von西博爾德（1845）斷定原生動物都是單細胞的。德國病理學家R.C.菲爾肖(1855)在研究結締組織的基礎上提出“一切細胞來自細胞”的名言，并且創立了細胞病理學。德國動物學家M.舒爾策在1861年對細胞下了定義：“細胞是一團具有一切生命特征的原生質，細胞核處于其中。”
以上這個階段可以說是細胞學的奠基階段。細胞學的進一步發展，首先是加深了對細胞結構的認識。因為必須對結構有正確的了解，才能進而探討它們的功能。