ชีวเคมีโมเลกุลเป็นการศึกษาการทำงานของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะมันมุ่งเน้นไปที่กระบวนการทางเคมีที่เกี่ยวข้องในโครงสร้างและกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตในระดับโมเลกุล บุคคลที่ศึกษาชีวเคมีโมเลกุลมุ่งเน้นไปที่การวิจัยทางชีวเคมีของโปรตีน, ไขมัน, คาร์โบไฮเดรตและกรดนิวคลีอิกที่พบในการรวมกันของโมเลกุลเหล่านี้
โมเลกุลอาจมีขนาดใหญ่มากและซับซ้อนและรวมตัวกันเป็นหน่วยใหญ่ที่เรียกว่า โพลีเมอ ร์ โมเลกุลขนาดใหญ่เหล่านี้ใช้หน่วยโครงสร้างซ้ำที่เชื่อมต่อกันด้วยการแบ่งปันอิเล็กตรอน กระบวนการนี้เรียกว่า พันธะเคมีโควาเลนต์ โพลีเมอร์จะถูกแบ่งย่อยเป็นหน่วยย่อยที่เรียกว่า โมโนเมอร์ โมโนเมอร์ที่พบบ่อยที่สุดเหล่านี้คือกลูโคสซึ่งรวมตัวกันเพื่อสร้างเซลลูโลสและแป้ง โพลีเมอร์ทั่วไปอีกประการหนึ่งคือโปรตีนซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโน นักชีวเคมีระดับโมเลกุลทำงานเพื่อทำความเข้าใจโครงสร้างของโมโนเมอร์เหล่านี้และการสร้างโพลีเมอร์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นรวมถึงวิธีการทำงานและการโต้ตอบภายในสิ่งมีชีวิต
หนึ่งในแง่มุมที่สำคัญที่สุดของชีววิทยาโมเลกุลคือการเข้าใจคุณสมบัติทางเคมีของโมเลกุล การเผาผลาญของเซลล์เป็นตัวอย่างของการวิจัยโดยใช้ชีวเคมีโมเลกุล ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดและจำเป็นต่อการดำรงชีวิต กระบวนการต่าง ๆ ภายในเซลล์มีหน้าที่รับผิดชอบในการสืบพันธุ์การบำรุงรักษาโครงสร้างและการตอบสนองอัตโนมัติต่อสิ่งเร้า นักชีวเคมีระดับโมเลกุลศึกษาการเผาผลาญอาหารสองประเภทหลัก: catabolism และ anabolism Catbolism เป็นกระบวนการที่สสารถูกสลายตัวและพลังงานจะถูกเก็บเกี่ยวในการหายใจของเซลล์ Anabolism ใช้พลังงานเพื่อสร้างส่วนประกอบต่าง ๆ ภายในเซลล์
นอกจากโครงสร้างสิ่งมีชีวิตของโมเลกุลแล้วชีวเคมีโมเลกุลยังศึกษาเกี่ยวกับไวรัสอีกด้วย ไวรัสสามารถทำซ้ำภายในเซลล์ของโฮสต์ทำให้เป็นรูปแบบหลอกชีวิต เอนทิตีเหล่านี้สามารถส่งผลกระทบต่อส่วนต่าง ๆ ของโมเลกุลส่งผลกระทบต่อทุกอย่างตั้งแต่การสังเคราะห์โปรตีนไปจนถึงการขนส่งเยื่อหุ้มเซลล์ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดพืชหรือสัตว์สามารถติดไวรัสได้ นักชีวเคมีระดับโมเลกุลระบุว่ามีไวรัสกว่า 5,000 ชนิดทั่วโลกในเกือบทุกระบบนิเวศที่สามารถจินตนาการได้ สาขาวิชาชีวเคมีโมเลกุลที่ศึกษาสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เรียกว่าไวรัสวิทยา
ชีวเคมีโมเลกุลเริ่มต้นขึ้นในช่วงต้นปี 1800 กับ Friedrich Wohler เขาตีพิมพ์เอกสารที่พิสูจน์ว่าสารประกอบอินทรีย์ของยูเรียสามารถสังเคราะห์ได้ในปี ค.ศ. 1828 ตามด้วยการค้นพบเอนไซม์อะไมเลสซึ่งแบ่งน้ำตาลออกเป็นน้ำตาลในปี 1833 โดย Anselme Payen อะไมเลสเป็นเอนไซม์ตัวแรกที่ค้นพบและแสดงให้เห็นว่าสารต่าง ๆ ภายในโมเลกุลมีหน้าที่ในการทำงานต่างกัน การศึกษาอย่างต่อเนื่องในทศวรรษหน้าซึ่งนำแนวคิดใหม่เช่น DNA มาแถวหน้า วันนี้ชีวเคมีโมเลกุลเป็นหนึ่งในสิ่งสำคัญที่สุดในการทำความเข้าใจเพิ่มเติมของหน่วยการสร้างของชีวิต
