الكيمياء الحيوية هي علم كيمياء الحياة تعددت وتنوعت تطبيقاتها لتشمل كل مناحي الحياة على اتساعها. إن الكائنات الحية المعقدة تتكون أساساً من عناصر بسيطة جداً. يتحد الكربون والهيدروجين والأوكسجين لتكوين جزئيات حيوية كالكربوهيدرات. ثم بإضافة النيتروجين والحديد يصبح بالإمكان تكوين أو اصطناع الأحماض الأمينية التي يمكن أن تتجمع وترتبط لتكوين البروتينات. وتباعاً، فإن بإضافة الفوسفور يمكن اصطناع الأحماض النووية. إذاً، من الذرة يتم اصطناع الجزيئات الصغيرة ثم الجزيئات الحيوية الكبيرة كالبروتينات والأحماض النووية. وحين يحيط غشاء ملائم بهذه الجزيئات المعقدة تتكون الخلية التي هي الوحدة الرئيسة للحياة. فالكائنات الحية تتكون من خلايا حيوية يحتوي كلاً منها على العديد من الجزيئات المعقدة التي تشكل نظماً كيميائية غاية في الترتيب بحيث يؤدي كل مكون أو جزء من أجزاء الخلية غرضاً خاصاً أو وظيفة معينة. إن حياة الخلية تكمن في مجموعة من آلاف التفاعلات الكيميائية المختلفة التي تهدف إلى توفير الطاقة اللازمة من مكونات البيئة والقيام بالوظائف الحيوية المختلفة كالتنفس والحركة والتكاثر. الكيمياء الحيوية هي العلم الذي يعنى بدراسة المواد أو المركبات التي تدخل في تكوين المادة الحية، أو أنه العلم الذي يدرس ظاهرة الحياة بالطرق الكيميائية، أي أنها تدرس النظم الكيميائية للكائنات الحية على المستوى الجزيئي. فهي تبحث في التركيب الكيميائي لمكونات تلك النظم وجزيئاتها المعقدة وطرق ترابطها، كما تدرس التفاعلات الكيميائية التي تحصل داخل تلك النظم وكيفية حصولها وضبطها والتنسيق بينها. وبذلك يمكن تمييز قسمين للكيمياء الحيوية، فالأول يدرس مكونات المادة الحية، والثاني التفاعلات الحيوية لتلك المكونات وعلاقتها بتحولات الطاقة والنشاط الحيوي.