实验生物学是指过去曾经把
生物学的方法分为比较的方法和实验的方法两大类（特别是从十九世纪到二十世纪初），在这种情况下实验生物学则成为比较生物学的对应词了。单用各种测定装置或运用物理的、化学的方法，很早以前就在生理学上应用了，但以生物现象的分析为目标的实验生物学成为主流，是出现在1880年以后，而胚胎机理学的创立就是这方面的具体表现。实验
遗传学的建立，是始自十九世纪末，开始是由W.Bateson等提倡将
生理学的方法运用到遗传学上来，并将实验字样冠在遗传学的前面，以表示其意义
从19世纪中叶起，生物学研究逐渐由表及里，向理解生命现象的内在规律，探索生命过程的运行机理深入。单纯的形态解剖，观察描述已不能满足需要。除了
显微镜技术的发展，包括
电子显微镜的出现等，使人们能清楚地看到细胞和细胞器的
精细结构，甚至看到生物大分子的排布外，越来越多的化学分析，物理检测手段被运用于生物学实验中。通过实验的严格设计和精心安排，对生命活动的运行规律的认识，已可精细到分子水平。由此衍生出生理学、生物化学、
生物物理学等新的交叉分支学科。 法国化学家Pasteur 1860年设计了一个单简而令人信服的实验，证明生命只能来源于生物，从非生命物质中不可能随时地产生出新的个体。即“
种质论”批驳了“腐生论”。这阶段的重要事件包括：
孟德尔遗传学的出现，有机物的人工合成，蛋白质，
核酸等生物大分子的发现，对
生物氧化等代谢过程的理解，对人体几大系统运行机制的阐明等。而华特生和克里克的 DNA 双螺旋模型的出现，标志着实验生物学阶段的顶峰和向下一阶段的转折。