生物化学研究的内容涵盖了生物体分子结构与功能、物质代谢与调节以及遗传信息传递的分子基础与调控规律。生物体由水、无机盐以及复杂的有机物构成，其中有机物主要分为大分子和小分子两大类。大分子包括蛋白质、核酸、多糖和脂质，小分子有维生素、激素、代谢中间物等。生物体中还有次生代谢产物，如萜类、生物碱、毒素和抗生素等，它们是生物化学研究的重要对象。
尽管对生物组成的研究是生物化学早期的重点，但至今仍不断有新物质被发现，如干扰素、环核苷一磷酸等，这些都成为现代研究的热点。例如，果糖-2,6-二磷酸在1980年被发现，而肉碱从最初的生长因子到生物氧化载体的功能认识，经历了数十年的发展。腐胺和尸胺等，过去被认为是分解产物，如今发现它们在生理调控中发挥着重要作用。
物质代谢涉及同化作用（从环境中获取物质转化为体内物质）和异化作用（体内物质转化为环境物质），通过一系列中间代谢途径进行。能量代谢则研究生物体内能量的转化，ATP在这一过程中起关键作用。新陈代谢在生物体的精细调控下进行，调控途径包括代谢物诱导/阻遏酶合成、激素调控和别构效应调控。
生物大分子如蛋白质，其结构与功能密切相关，蛋白质工程通过改造结构基因，为研究结构与功能关系提供了新途径。核酸，尤其是DNA，研究了基因的本质与遗传信息的传递，如碱基配对、不同构象的功能意义等。基因表达的调控是分子遗传学的核心，涉及原核和真核生物的基因调控机制。
生物膜由脂质、蛋白质和糖类组成，与能量转换、物质传递等生命过程密切相关。酶作为生物体内化学反应的催化剂，其结构、功能与作用机制的研究是酶学的核心。生物化学的方法学不断进步，如同位素示踪、层析、电泳、X射线衍射和高分辨率核磁共振等技术，对生物大分子的研究产生了深远影响。
未来，生物化学的发展将继续依赖于技术和方法的创新，为生命起源、进化及健康等领域提供更深入的见解。
运用化学的理论和方法研究生命物质的边缘学科。其任务主要是了解生物的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化。从早期对生物总体组成的研究，进展到对各种组织和细胞成分的精确分析。目前正在运用诸如光谱分析、同位素标记、X射线衍射、电子显微镜以及其他物理学、化学技术，对重要的生物大分子（如蛋白质、核酸等）进行分析，以期说明这些生物大分子的多种多样的功能与它们特定的结构关系