生命科學是一門有很長歷史的學科。在人類文明的初期，人們已經注意到了生命與非生命的區別，并對生物進行觀察、描述，收集整理了大量材料。17世紀前，由于科學技術水平的限制和神學的桎梏，古老的生物學始終停留在觀察和描述階段。到18世紀，伴隨工業革命和自然科學的發展，對生物進行分門別類的研究成為主要課題，林奈總結了前人的成果，建立了系統分類學。
19世紀，物理學和化學進一步發展，新技術不斷地應用于生物研究。使生物學由描述性的學科轉為實驗性的學科。1838年和1839年，德國的施萊登和施旺分別通過對植物和動物細胞的研究，提出了細胞學說：一切生物的基本構造單位是細胞。英國科學家達爾文在1859年出版的巨著《物種起源》中，提出了生物是由低級向高級不斷進化的進化論學說，他認為生物的變異和自然選擇是推動生物進化的根本原因。1865年，孟德爾發現了生物性狀遺傳的兩個基本定律，即分離定律和自由組合定律，開始了遺傳學的研究。
20世紀初，摩爾根進一步提出了基因定位于染色體上和基因學說。從而使生物學躍入了近代科學的行列。 從另一方面看，生命科學又是一門非常年輕的學科。它的一些基本概念和理論都是隨著20世紀以來物理學、化學等有關學科的迅速發展而建立起來的。
1945年，量子力學創始人之一薛定諤在《什么叫生命？》一書中預告，一個生物學研究的新紀元即將開始。他說："物理學和化學顯然還缺乏說明在生物體中所發生的各種事件的能力，然而，絲毫沒有理由去懷疑它們是不能用這兩門科學來說明的。"隨著電子顯微鏡、X－射線晶體衍射、同位素等先進技術在生物學中的應用，生物學研究取得了重大突破。美國科學家鮑林用X－線衍射方法研究了蛋白質的分子結構，發現由氨基酸構成的肽鏈在一定條件下，可以形成螺旋結構。
1953年，沃森和克里克通過對脫氧核糖核酸（DN-A）的X-射線衍射照片進行分析和計算，提出了DNA的雙螺旋結構模型，并提出了遺傳信息就是以核苷酸排列的順序儲存于DNA分子之中。以此為突破口。誕生了分子生物學。隨后科學家們又破譯了全部遺傳密碼，指出蛋白質分子中的氨基酸排列順序是以DNA分子中核苷酸排列為模板翻譯的，每三種核苷酸為一種氨基酸密碼。不久克里克提出了遺傳的中心法則：遺傳信息的表達，是以DNA為模板轉錄為MRNA，再以MRNA為模板，按遺傳密碼翻譯為蛋白質。這樣，構成生命的兩大類最基本的生物大分子━━蛋白質和核酸在生命過程中作用達到了統一，就能夠從本質上解釋生命現象。