W 1839 dwaj niemieccy uczeni Schleiden i Schwann, sformułowali twierdzenie, które stało się początkiem teorii komórkowej. Uważali oni, że ciała wszystkich organizmów żywych składają się z komórek. W kolejnych latach

Dołączyły do tego tezy mówiące, że nowe komórki są potomkami komórek istniejących oraz, że wszystkie komórki danego organizmu mają wspólny rodowód. Aktualnie teoria komórkowa głosi, że komórka to podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna, posiadająca własności charakterystyczne dla wszystkich organizmów żywych, tzn. odżywia się, oddycha, wydala, rozmnaża się i rośnie.

Wszystkie komórki zawierają jądro komórkowe lub materiał jądrowy oraz błonę cytoplazmatyczną. Niektóre komórki w trakcie rozwoju tracą jądro komórkowe (erytrocyty ssaków, rurki sitowe we floemie), z kolei strzępki grzybów mają po kilka jąder. Oprócz jądra i błony cytoplazmatycznej większość komórek posiada organelle komórkowe: mitochondria, gładkie i szorstkie retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, lizosomy.

Błona plazmatyczna (komórkowa) - funkcjami błony komórkowej są: regulowanie treści pokarmowej, umożliwianie przenikania pewnych związków, a blokowanie innych (selektywność). Błona komórkowa posiada pory, których wielkość określa rozmiar cząsteczek, jakie mogą się przez nią przemieszczać. Poza wielkością cząsteczek, właściwości takie jak np. ładunek elektryczny, decydują o przenikalności cząsteczki. Błona cytoplazmatyczna ma strukturę podwójnej błony lipidowej. Dwie warstwy fosfolipidów ułożone są tak, że ich cząsteczki zwrócone są do siebie hydrofobowymi ogonami, a polarnymi ogonami na zewnątrz. Z tą błoną związane są białka strukturalne. Mogą one być rozmieszczone w różny sposób w zależności od charakteru komórki oraz od rodzaju białka. Niektóre białka strukturalne błon są enzymami albo receptorami hormonów.

Transport przez błonę może również odbywać się wbrew gradientowi stężeń. Komórki roślinne dodatkowo otoczone są ścianą komórkową zbudowaną głównie z celulozy, pektyn i hemicelulozy. Łączność pomiędzy sąsiadującymi komórkami utrzymywana jest dzięki plazmodesmom. Transport przez błony związany jest osmozą (typ dyfuzji cząsteczek wody), a zatem przemieszczaniem się cząstek wody z roztworu o niższym stężeniu do roztworu o stężeniu wyższym. Osmoza zachodzi w obecności półprzepuszczalnej błony komórkowej. Z tego też wynika, że jeśli umieścimy komórkę w roztworze hipotonicznym (niższe stężenie niż stężenie wewnątrz komórki) to woda będzie wnikać do środka komórki, powodując jej pęcznienie. W roztworze hipertonicznym (stężenie roztworu otaczającego jest większe od stężenia soku komórkowego) woda będzie odciągana z komórki do otoczenia. Wakuola zacznie się kurczyć pociągając za sobą protoplast. Proces odstawania protoplastu od ściany komórkowej nazywa się plazmolizą.

Zwykle w centrum komórki, ale nie bez zdolności do przemieszczania, znajduje się jądro komórkowe. Jądro jest bardzo ważnym ośrodkiem kontrolnym, w nim znajdują się geny - jednostki dziedziczenia sprawujące kontrolę nad cechami komórki i sterujące pośrednio i bezpośrednio czynnościami komórki. Jądro komórkowe oddzielone jest od cytoplazmy błoną (otoczką) jądrową. Błona ta jest podwójna i posiada pory. Zewnętrzna błona połączona jest z retikulum endoplazmatycznym oraz strukturami Golgiego. Wnętrze jądra wypełnia półpłynna substancja zwana karioplazmą, w której znajduje się materiał genetyczny, czyli DNA. W określonej fazie cyklu komórkowego (podczas mitozy) z DNA wyodrębniają się chromosomy. Liczba chromosomów jest cechą stałą i charakterystyczną dla gatunku. Oprócz DNA chromosomy zbudowane są również z białek. U człowieka znajduje się 46 (23 pary) chromosomów w komórkach ciała. Pary chromosomów różnią się między sobą kształtem, długością i występowaniem przewężeń. Komórki zawierające dwa kompletne zespoły chromosomów zwane są diploidalnymi, a te, które mają tylko jeden zespół chromosomów, to komórki haploidalne (plemniki, komórki jajowe).

W jądrze komórkowym występuje także jąderko, wykazujące niezwykłą zmienność pod względem kształtu i budowy; może zanikać i pojawiać się w różnych fazach cyklu komórkowego. Jąderko odpowiada za syntezę RNA; w niektórych komórkach może występować więcej niż jedno jąderko.

W komórkach zwierząt oraz niektórych roślin niższych występują cylindryczne ciałka - centriole, odgrywające istotną rolę podczas podziału komórki i rozdziału chromosomów, a także w organizowaniu wrzeciona podziałowego. Wrzeciono podziałowe zbudowane jest z aktyny i miozyny.

Okazuje się, że cytoplazma, czyli wnętrze otoczone plazmatyczną błona komórkową jest złożona z matriks, w której znajdują się rozmaite krople, wakuole, ziarnistości oraz błoniaste struktury. W cytoplazmie znajduje się labirynt błon i obszarów ograniczonych błonami. Błony te często tworzą wiele rurkowatych pasemek zwanych retikulum endoplazmatycznym. Istnienie takiego systemu błon na terenie cytoplazmy pozwala na działanie selektywne; w najbliższym sąsiedztwie mogą zachodzić przeciwstawne procesy syntezy i rozkładu. Jeśli z retikulum związane są rybosomy, to taką siateczkę nazywamy siateczką śródplazmatyczną szorstką, inną pozbawioną rybosomów siateczką śródplazmatyczną gładką.

Zarówno komórki roślinne jak i zwierzęce mają mitochondria, kilku mikrometrowe organelle o kształcie kulistym, pałeczkowatym lub nitkowatym. Liczba mitochondriów w komórce może być bardzo duża. Każde mitochondrium jest otoczone podwójną błoną, zewnętrzna błona jest gładka, wewnętrzna silnie pofałdowana. Pałeczkowate fałdy błony wewnętrznej zwane grzebieniami zawierają enzymy przenośników elektronów, przekształcające energię substancji pokarmowych na energię wykorzystywaną w procesach życiowych komórki. We wnętrzu mitochondrium znajduje się matriks, w której znajdują się enzymy kwasu cytrynowego. Rolą mitochondrium jest, zatem dostarczanie biologicznie użytecznej energii - stąd często mitochondria zwane są centrami energetycznymi. W mitochondrium, podobnie jak w chloroplastach, znajduje się DNA, kodujący syntezę białek mitochondrialnych.

Chloroplasty to organelle biorące udział w syntezie i magazynowaniu substancji pokarmowych. Zawierają one zielony barwnik chlorofil, pochłaniający promieniowanie słoneczne. W chloroplastach występują błoniaste tylakoidy stromy i tylakoidy gran. W granach znajduje się chlorofil. W pewnych komórkach występują bezbarwne chloroplasty zwane leukoplastami gromadzące skrobię i inne substancje zapasowe; barwę kwiatów i owoców nadają chromoplasty.

Rybosomy odpowiadające za syntezę białek, zlokalizowane są na retikulum endoplazmatycznym szorstkim, ale mogą również znajdować się luźno rozrzucone w cytoplazmie. Rybosomy to nic innego jak duże rybonukleoproteidowe cząsteczki, zawierające trzy rodzaje RNA i wiele rodzajów białek. Strukturalnie rybosomy są zbudowane z dwóch podjednostek, mniejszej i większej.

We wszystkich komórkach za wyjątkiem dojrzałych plemników oraz czerwonych krwinek występuje aparat Golgiego. Są to równoległe szeregi systemu gładkich błon, rozszerzające się na końcach, tworzące małe pęcherzyki. W pęcherzykach tych znajduje się produkty komórkowe. Pęcherzyki Golgiego są miejscem tymczasowego przechowywania białek i innych związków syntetyzowanych w retikulum. Białka wytwarzane w retikulum zostają zapakowane w małe pakieciki i otoczone błonami retikulum, które przemieszczają się do układu Golgiego. Tam następuje przepakowanie i otoczenie nowymi błonami Golgiego. W takiej postaci białka te transportowane są w kierunku błony cytoplazmatycznej gdzie są uwalniane na zewnątrz komórki.

Mikrotubule to struktury spełniające rolę w utrzymaniu i regulowaniu kształtu komórki. Dodatkowo mikrotubule razem z białkowymi filamentami odpowiadają za ruchy komórki.

W komórkach zwierzęcych częste są lizosomy zawierające enzymy zdolne do hydrolizownia wielocząsteczkowych składników komórki - białek, cukrów i kwasów nukleinowych. Dzięki temu, że enzymy oddzielone są błona trawieniu ulegają tylko wybrane składniki a nie cała zawartość komórki.

Oprócz żywych składników komórki w cytoplazmie mogą występować martw składniki - wodniczki u roślin zwane wakuolami. Są to pęcherzykowate przestrzenie wypełnione cieczą i otoczone błoną wakuolarną - tonoplastem.