研究植物生命活动的科学。植物的生命活动包括植物体内的物质和能量代谢，植物的生长和发育，以及植物对环境条件的反应等。植物生理学的主要研究对象是绿色高等植物，绿色植物的光合作用是地球上一切有机物质的源泉。人类生活所需的植物材料主要仰仗于高等植物，研究绿色植物的生理活动对物质世界有特殊的重要意义。

植物生理学的研究可以总结为3个方面：①弄清植物生命活动包含的基本过程，并了解这些过程是如何进行的。②深入揭示这些过程的实质，就是其内在机理。③找出这些过程与环境条件的关系，并通过环境影响来调控这些过程，使植物更好地为人类服务。

根据甲骨文论证，中国早在三千多年前已有阳光、雨水与肥料对作物生长的重要性的记述。其后的一些中国农业专著如《氾胜之书》（公元前100年），《齐民要术》（533—544年）更有许多具有植物生理学概念的阐述。而明末的《天工开物》（1637年）最为突出地提出了植物生长与气的关系。这比欧洲人发现植物光合作用与空气的关系（J.Priestley，1772年）要早一百多年。西欧一些教科书把植物生理学的历史追溯到比利时人J.B.赫尔蒙特（1577—1644年）的盆栽柳枝的实验，但他认为水是柳枝生长的物质来源的结论是不完全正确的；他的实验在时间上与中国的《天工开物》是相似的，赫尔蒙特的不完整的结论的一部分指出了植物与水分的关系。以后的研究者补充了植物营养来自土壤的观念，法国的N.T.德索修尔（1757—1845年）的定量工作更明确了土壤中的无机盐在植物生长中的作用。随着化学的进展，德国的J.李比希（1803—1873年），法国的J.D.布森戈（1602—1899年）等系统地发现了必须给农业土壤补充养料，才能维持作物的良好生长的证据。

英国的S.黑尔斯（1672—1761年），最早提出植物从空气中获得部分营养的概念，但完整的光合作用的气体交换实验是G.普利斯特利（1733—1804年）的贡献，以后经荷兰的J.英根胡斯（1730—1799年），德国的J.R.迈耶（1814—1878年）等继续工作证明绿色植物的在光照下能将从空气中得来的CO₂和从土壤中得来的水合成为有机物质并释放出O₂，整个过程称为光合作用。

19世纪，细胞学说（1839年）、物质与能量守恒定律（1842年）和《物种起源》（1859年）的确立为植物生理学的理论提供了依据。其他方面如物质运输、水分吸收与蒸腾、植物的感应性和运动等各个方面都有大量的植物生理学知识的积累。到了这一时期植物生理学已达到成长与成熟的阶段，有了植物生理学的专门课程以及植物生理学手册和教科书出版，如J.萨克斯（1865年），W.费弗尔（1881年）的巨著。但是植物生理学的更进一步发展还是在20世纪，特别是30年代以后，由于生物化学、生物物理学和分子生物学的推动，现代化实验技术如层析、电泳、同位素、电子显微镜、X-射线衍射、超速离心和核磁共振等的应用，使代谢生理的内幕得到了揭示，光合作用的研究进入了崭新的阶段，植物内源激素不断发现，其它如离子的吸收和传导、同化物的运输和分配以及植物对逆境的适应等方面的知识都得到了更新。

植物生理学所研究的植物的生命活动主要是指植物体内的物质和能量代谢。植物的生长发育是植物代谢过程的综合表现。植物的代谢过程和生长发育都离不开环境条件的制约。因此，植物生理学的内容可以分为代谢、生长发育、与环境条件的关系等几个方面，但它们都是植物整体生命活动不可分割的几个侧面。

植物生理学有关代谢的内容有呼吸作用、光合作用、水分代谢、矿质营养以及有机物质在植物体内的转化和运输等。呼吸作用是植物的氧化代谢过程，呼吸提供了生命活动所需的能量和生物合成所需的原料，是一切需氧生物赖以维持生命活动的基本条件。光合作用是绿色植物将日光能转变为化学能并用于生产有机物质的过程。光合作用为绿色植物本身提供了自养能力，并在自然界的物质和能量循环中起重要作用。植物进行正常生命活动必须有充足的水分供应，因此植物与水分关系的研究也是植物生理学的一个重要领域。植物从环境中吸收的养分主要是无机物质，矿质营养是研究植物对无机养分的吸收、运转和利用问题。植物代谢过程中包含一系列物质的转化和运输，因此转化和运输问题也是代谢研究的一个基本内容。

以代谢为基础，植物的一生首先表现为营养体的营养生长，而后经发育过程进行开花结实的生殖生长。在生长发育过程中植物体内有激素和各种调节物质的作用，同时又受环境条件调节各部分的形态建成。植物生理学的生长发育部分就是研究植物营养生长和生殖生长的现象、规律、机理和环境影响。

植物进行生命活动需要适宜的光线、温度、空气和水分等环境条件；但植物一生中也经常会遇到各种不利的环境条件，如干旱、低温、高温、水涝、盐渍以及随现代工业发展而来的大气、土壤和水质污染。这些不利于植物生命活动的环境条件称为逆境，植物对逆境的抵抗力和忍耐力称为抗性。逆境对植物生理的影响面很广，是造成作物减产的重要原因，因此在植物生理学中另辟一个分支称为逆境生理。

植物生理学是农业科学的基础，与农业生产密切相关。农业科学中的主要科目如作物栽培学、包括作物的营养与施肥在内的土壤农业化学、作物的遗传育种、农产品的贮藏保鲜，以及作物病虫害防治等都离不开植物生理学的理论基础。

作物的栽培以及作物的营养与施肥都必须服从作物本身的生理特性，尤其是作物不同的生长发育时期的特殊要求。并且还应考虑到不同的栽培目的。在栽培措施中，通过合理密植提高农作物对光照等条件的利用效率；调节水肥，促进有机物积累；施用生长调节剂控制作物的生长发育、开花结实以及脱落、休眠和衰老过程；以达到提高产量与改善品质的目的。当前农业对产品质量有进一步的要求，如粮食作物生产中对蛋白质含量和特殊氨基酸成分的要求，因此对这些作物的代谢与环境条件之间关系的研究又提出了新的课题。

以改良品种为目的的作物遗传育种，不仅要对各品种的生理性状有深刻的了解，并需要具备必要的生殖生理知识。某些与植物优良性状有关的生理特征，还可用作子代鉴定的指标。

农产品的贮藏保鲜主要与农产品的采后生理有关。采收后的果实与种子或植物其他部分的经济价值与它们的内含物在贮藏中的保存或转化密切相关，对这些生理过程的适宜调控在经济上具有十分重要的意义。