关于细胞是动植物结构和功能基本单位的学说。1838年，德国植物学家施莱登（M.J.Schleiden）提出所有植物体都由细胞组成的论点。1839年，德国动物学家施旺（T.Schwann）对动物细胞系统观察并与植物细胞作比较后，提出细胞学说。其主要内容：①细胞是动植物等多细胞生物体的最小结构单元，也是有机体生命功能的基本单位；②动植物的各种组织和细胞具有共同的基本构造和基本特性，按共同的发育规律，有共同的生命过程；③在个体发育过程中，细胞并非一成不变，它有自己形成和发展的过程；④强调了细胞核在细胞形成上的意义。细胞学说的建立，论证了动植物有机体在结构上的统一性，是生物学中最广泛、最基本的概括。恩格斯对细胞学说给予很高的评价，他把细胞学说、能量守恒与转换定律和达尔文进化论誉为19世纪自然科学的三大发现。

19世纪初叶，不少学者对奠定细胞学说的理论作出很大贡献。如默伯（Mirber）1802年曾得出“植物是由有膜的细胞性组织形成的”的结论。拉马克（R.Lamarck）1809年说：“机体若其组成部分不是细胞性组织，或不由细胞性组织形成者，则不可能有生命”。杜特罗歇（R.Dutrochet）1824年提出：“所有动植物都由细胞构成，这些细胞似乎只为简单的粘着力所结合”。1834年，俄国的戈尔利诺夫（П.Ф.Голянинов）提出植物、动物，包括人都是“细胞的有机体”的观点。在相当长的时间内，虽然对有机体的细胞构造没有做出完整的理论上的概括，但这些研究均为细胞学说的建立提供了必要而丰富的实验资料和思想基础。

在总结前人工作的基础上，施莱登发表了《论植物发生》，其内容包括有关植物形态学的工作和植物细胞发生的假说，对细胞学说起了推动的作用。但由于观察的精确性不够，错误地认为细胞来自未分化的母质。施旺发表《关于动植物在构造和生长方面一致性的显微研究》的专门论著中，正式提出细胞学说，宣告了著名的细胞学说基本原则的建立。但他对细胞的发生重复了施莱登的错误，这对细胞学说的发展起了一定的阻碍作用。

细胞学说提出后的十几年中，对当时生物学领域产生深刻影响，如生物化学、胚胎学、病理学和细胞学等。细胞学说创立后，由于生物化学的发展，显示出所有细胞的化学成分和代谢活动基本上是相类似的，有机体的功能从整体看来，是每个细胞单位的活动及其相互作用的结果。著名的瑞士解剖学家科利克尔（R.A.Kolliker）把细胞学说理论应用于胚胎学，在1841年证明精子也是一种细胞，是在有机体中产生的；1844年，他把这个概念推广到卵，提出受精卵通过分裂发育成有机体。魏尔啸（R.C.Virchow）1858年把细胞学说应用到病理学，证明病理过程是在细胞和组织中进行的，从而为细胞病理学发展奠定了基础。

细胞学说对细胞学的发展起了巨大的推动作用，如莫尔（H.von Mohl）1846年在植物细胞中看到类似“肉样质”的透明物质，命名为“原生质”。1861年，舒尔策（M.J.S.Schultze）认为，动物细胞内的肉样质与植物细胞的原生质具有相同的含义，提出原生质理论，并指出：有机体的组织单位是一小团原生质，这种物质在一般有机体中是相似的。1880年，汉斯廷（Hansten）又提出“原生质体”这一名词。至此，原生质理论使细胞的概念较之最初发现时更为确切了。

细胞学说的基本概念一经建立，细胞学就得到飞速的发展。雷马克（R.Remark）于1841年在观察鸡胚血细胞时，发现了细胞的无丝分裂；斯特拉斯布格（E.A.Strasburger）1880年在植物、弗勒明（W.Fleming）1882年在动物中发现了有丝分裂；赫特威希（O.Hertwig）1875年发现了受精作用和受精后两个亲本核的融合；贝内登（van Beneden）1883年在动物、斯特拉斯布格1886年在植物中发现了减数分裂。至此，细胞学说在细胞形成问题上的错误论点才得以彻底纠正。对细胞器的研究，贝内登（C.Be-nda）1876年发现了中心体，本达（C.Benda）1894年发现了线粒体，高尔基（C.Golgi）1898年发现了高尔基复合体。基于细胞学说所产生的重大影响，人们把19世纪的最后25年，称之为细胞学的经典时期。