人们对细胞的研究随着显微技术的不断发展而逐步深入。早在1665年英国人虎克用自制的简易显微镜观察软木（栎树皮）薄片时，就发现它是由许多蜂窝状的小室集合而成的，他把这些小室称为“细胞”，但当时他所观察到的细胞实际是已经死亡的植物细胞的细胞壁及内部的空腔。虎克的发现使人们对生物结构的观察从宏观领域进入了微观领域，是生物学的一个重大突破。1838—1839年，德国植物学家施莱登和动物学家施旺通过各自的研究，并总结前人的发现，共同提出了“细胞学说”，即“细胞是有机体，动物和植物都是这些有机体的集合物，它们按照一定法则而排列在动植物体内”。

细胞学说的建立，不但在自然科学史上具有重大意义，而且也是马克思主义哲学的自然科学基础，是自然科学本身的辩证法。恩格斯对细胞学说给予了高度评价，将其称为19世纪自然科学的“三大发现”之一。

研究证明：细胞是能独立生存的生物有机体形态结构和生命活动的基本单位。对于病毒、类病毒这类非细胞结构的生物体，它们不能独立生存，必须寄生到其他生物体内才能完成生命活动。

随着光学显微镜的改进和电子显微镜的出现，人们对细胞的研究已经从显微结构（在光学显微镜下观察到的细胞结构）深入了亚显微结构（在电子显微镜下观察到的细胞结构，也称超显微结构）。特别是近十年来，由于电子显微技术与同位素示踪技术、层析技术、超速离心技术以及分子生物学的结合，使人们能够在分子水平上逐步认识细胞各部分的结构和功能。