생체의 상태를 세포 단계에서 연구하는 생리학의 한 분야. 물질대사 · 흥분성 · 자극감수성 · 성장 · 생식 등 세포가 가진 생명체의 특성과 세포적 기능을 연구하는 분야. 초기의 세포연구는 주로 고정된 세포와 조직의 구조에 관한 것이었으나 세포화학의 발달로 살아 있는 세포의 기능과 그에 따른 생명현상에 대한 분석이 발달했다.

19세기 중엽에는 세포의 자극감수성 및 신경작용에 관한 기본개념이 확립되었고, 말엽에는 세포막의 구조가 밝혀진 외에도 원형질유동 · 아메바 운동 · 편모 및 섬모운동 · 근육 수축 등의 현상이 생체 세포의 수준에서 다루어지게 되었다.

20세기 초에는 살아 있는 세포의 물리화학적 성질연구의 한 방법인 현미해부법(顯微解剖法)이 시작되어 이 방법을 통해 살아 있는 세포의 점성 · 수소이온농도 · 세포질과 핵의 관계 등 여러 물리화학적 문제들이 다루어졌다.

현재는 세포막 구조 및 막을 통한 물질수송의 기구, 환경변화에 대한 세포의 반응, 세포의 영양 및 생장, 세포의 분비 등과 그 밖의 세포활동에 대한 전반적인 현상들이 밝혀져 있다.

세포생리학을 포함하여 생리학에서는 생명체를 동적 평형계(動的平衡系)로 해석하는 입장을 취한다.