การวิจัยทางชีวเคมีตั้งอยู่ที่สี่แยกของเคมีและชีววิทยาค้นหาคำตอบสำหรับคำถามเกี่ยวกับเคมีของสิ่งมีชีวิตและวิธีที่สารเคมีทำงานในสภาพแวดล้อมของบุคคลที่มีชีวิตหรือสัตว์หรือพืชหรือสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ มันถูกเรียกว่าทั้งการวิจัยทางชีวเคมีและเคมีชีวภาพ ตามที่สำนักงานสถิติแรงงานสหรัฐ (BLS) นักชีวเคมีส่วนใหญ่มีส่วนร่วมในการวิจัยเชิงชีวเคมีเชิงวิชาการหรือเชิงอุตสาหกรรม
หัวข้อที่เป็นไปได้ของการศึกษามีตั้งแต่การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นในระดับเซลล์จนถึงกระบวนการภายในการดำรงชีวิตของแต่ละบุคคลเช่นการเจริญเติบโตและการทำงานของสมองไปจนถึงกระบวนการที่เกิดขึ้นข้ามรุ่นเช่นพันธุกรรม ภายในพื้นที่เหล่านี้ตั้งแต่เซลล์เดียวจนถึงกลุ่มครอบครัวหรือแม้แต่ในระดับที่ใหญ่กว่านักชีวเคมีอาจศึกษาโครงสร้างและหน้าที่และกระบวนการสาเหตุและผลกระทบทางชีวเคมีความสัมพันธ์ระหว่างและระหว่างโครงสร้างและอวัยวะ พวกเขาอาจพยายามสังเคราะห์หรือสร้างผลิตภัณฑ์ที่จะทำหน้าที่ในด้านวิทยาศาสตร์การแพทย์เป็นต้น
ด้วยการมุ่งเน้นไปที่สารประกอบอินทรีย์การวิจัยทางชีวเคมีอาจมุ่งเน้นไปที่หนึ่งในสี่ของประเภทของสารอินทรีย์ที่พบในเซลล์ ชนิดหนึ่งคือโปรตีนโมเลกุลของแมคโครโมเลกุลประกอบด้วยกรดอะมิโนซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของอาหารของคนและสัตว์ อย่างที่สองคือคาร์โบไฮเดรตสารประกอบที่ประกอบไปด้วยออกซิเจนคาร์บอนและไฮโดรเจนซึ่งรวมกันเป็นอาหารเช่นน้ำตาลเซลลูโลสและแป้ง หนึ่งในสามเรียกว่าไขมันหรือไขมันซึ่งเป็นกลไกสำคัญในการจัดหาพลังงานสำรองสำหรับสิ่งมีชีวิต ที่สี่คือกรดนิวคลีอิกซึ่งมีอยู่ในเซลล์ทั้งหมดและเป็นกุญแจสำคัญในการสังเคราะห์โปรตีนและการส่งผ่านของยีน
โภชนาการเป็นอีกด้านที่สำคัญของการวิจัยทางชีวเคมีและนักชีวเคมีจำนวนมากถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร นักชีวเคมีศึกษาชีวเคมีของอาหารทั้งในและของตัวเองรวมถึงวิธีการใช้ในร่างกายซึ่งเกี่ยวข้องกับการศึกษาการย่อยอาหาร กระบวนการอาหารใหม่สามารถทดสอบเพื่อดูว่ามีผลกระทบต่อคุณภาพทางโภชนาการของผลิตภัณฑ์อาหารและความคิดใหม่เกี่ยวกับวิธีการตอบสนองความต้องการทางโภชนาการเป็นพิเศษ งานวิจัยด้านชีวเคมีอื่น ๆ ได้แก่ เมแทบอลิซึมฮอร์โมนระบบไหลเวียนโลหิตพันธุศาสตร์โรคเฉพาะเภสัชวิทยาการพัฒนาเซลล์ต้นกำเนิดพิษวิทยาและอิมมูโนเคมี
การวิจัยชีวเคมีก่อตั้งขึ้นในปลายศตวรรษที่สิบแปด ครั้งแรกที่สารประกอบอินทรีย์ถูกสังเคราะห์ในห้องปฏิบัติการคือเมื่อ Friedrich Wöhlerทำการสังเคราะห์ยูเรียในปี 1828 ปัจจุบันการวิจัยทางชีวเคมียังคงมองไปที่บางพื้นที่เดียวกันที่นักวิทยาศาสตร์ที่สนใจเมื่อหลายศตวรรษที่ผ่านมาแม้ว่าจะใช้อุปกรณ์ที่แตกต่างกัน นักวิจัยด้านชีวเคมีมีเครื่องมือที่พิเศษมาก เหล่านี้รวมถึง spectrophotometry, DNA gel electrophoresis, chromatography และมวลสาร
