全书共20章，内容包括绪论，细胞生物学的研究方法，DNA的结构、复制和损伤修复，基因表达：从DNA到蛋白质，基因表达调控，细胞膜的结构与功能，小分子物质的跨膜运输，细胞结构的区室化与蛋白质的分选，膜泡运输，线粒体和叶绿体，细胞骨架与细胞运动，细胞核与染色质，细胞信号转导与细胞通讯，细胞分裂与细胞周期调控，细胞衰老与细胞死亡，细胞连接与细胞外基质，细胞分化、干细胞与组织稳态，癌细胞，植物细胞和合成生物学等。教材着眼于学科未来的发展，以细胞重大生命活动过程及其分子机制为主线，重视对前沿领域的讨论，力求保持教材内容的基础性、科学性、完整性和前沿性，并展示了我国科学家在微型双光子显微镜、新一代超分辨显微镜、化学诱导的多潜能干细胞等研究领域的重大成就。