지금까지 발전된 물리학의 여러 방법을 생물에 확대 적용하여 생명현상의 본질을 물리적인 법칙이나 물질관의 입장에서 이해하려고 하는 것이다. 예를 들면, 생물의 작용이 그것을 구성하고 있는 분자나 원자의 성질로 볼 때 어떻게 하여 이루어지고 있는가를 해석하는 것이 중요하다. 이것을 이해하기 위해서는 생리학 ·생화학의 방법이 종합적으로 사용되어야만 한다. 생물물리학의 연구업적 중 몇 가지 중요한 것을 들면, 생물체를 구성하고 있는 분자, 특히 고분자물질인 단백질이나 핵산 등의 구조와 성질에 관한 물리적인 연구를 들 수 있다.
1960년을 전후하여 영국의 J.C.켄드루와 F.H.C.크릭 등이 X선을 사용하여 단백질분자나 핵산 분자의 입체적 구조를 결정하고, 이들 분자의 여러 가지 특이한 생물적인 성질의 메커니즘을 추구하기 위한 기초를 세웠다. 또, 가장 직접적으로 생명현상 그 자체의 메커니즘을 분자 수준에서 밝히려고 하는 연구도 있다. 이 분야를 분자생물학이라고도 한다. 최근 가장 두드러진 성과는 유전의 연구에 관한 것이다. 또한, 생리적인 여러 현상, 예를 들면 근육의 수축현상, 신경의 흥분현상, 세포막의 이온 투과현상, 눈의 감각현상 등을 분자의 활동으로 이해하려는 연구도 활발하게 진전되고 있다. 그리고 생명현상 전체를 모델화하여 생명의 특징을 물리적으로 분석해 보려는 방법이 있다. 예를 들면, 뇌의 활동을 컴퓨터와 비교한다든지, 생체 내의 물질의 흐름을 열역학적인 입장에서 조사하려는 것 등이다. 응용면에서는 인공심장 문제, 방사선의 생물에 대한 영향 등도 연구가 진척되고 있다.