생명체는 탄소, 수소, 산소, 질소 등의 핵심 원소로 구성되며, 물의 극성과 수소 결합 특성은 체온 유지와 물질 수송 등 생명 현상의 핵심 기반을 제공한다. 탄소 골격을 바탕으로 형성되는 4대 생체 유기분자(탄수화물, 지질, 단백질, 핵산)는 각각 고유한 단량체(Monomer)가 결합하여 거대 분자를 이룬다. 분자의 정교한 입체 구조와 화학적 작용기는 세포 내 에너지 저장, 구조적 지지, 유전 정보 저장 및 생화학 반응 촉매 등 생명 활동의 근본적인 기능을 결정한다.

세포는 모든 생명체의 구조적·기능적 기본 단위로, 특히 진핵 세포는 막으로 둘러싸인 세포 소기관을 통해 다양한 생화학적 과정을 효율적으로 구획화한다. 인지질 이중층과 단백질로 구성된 세포막은 선택적 투과성을 가지며, 농도 기울기에 따른 수동 수송과 에너지를 사용하는 능동 수송을 통해 물질 이동을 정교하게 조절한다. 세포는 외부 신호 분자가 세포막 수용체에 결합하면 신호 변환 및 전달 과정을 거쳐 특정 세포 내 응답을 유발함으로써 외부 환경 변화에 적응한다.

물질대사는 생명체 내에서 일어나는 모든 화학 반응의 총합이며, 생체 촉매인 효소가 활성화 에너지를 낮추어 동화 작용과 이화 작용을 효율적으로 제어한다. 세포 호흡은 산소를 활용해 유기물을 완전히 분해하는 과정으로, 해당과정, 시트르산 회로, 산화적 인산화를 거쳐 다량의 ATP를 합성한다. 산소가 없는 조건에서는 발효(젖산 발효, 알코올 발효)를 통해 NAD+를 다시 재생함으로써 해당과정을 지속시키고 소량의 ATP를 신속하게 확보한다.