Conhecimentos biológicos empíricos datam da época pré-histórica. Em sua condição de caçador e coletor, o homem primitivo conheceu diferentes tipos de animais e plantas e, mais especificamente, o comportamento dos animais, assim como os períodos de frutificação das espécies vegetais de que se alimentava. A representação de animais nas pinturas rupestres demonstra esse interesse biológico. Documentos escritos revelam que os babilônios da época de Hamurabi, por volta de 1800 a.C. já conheciam o dimorfismo sexual das tamareiras. Em papiros e baixos relevos foram também achadas descrições anatômicas de animais e do corpo humano, assim como estudos sobre o tecido das plantas cultiváveis. Os antigos egipcíos dispunham ainda de conhecimentos sobre plantas e óleos vegetais, que aplicavam as técnicas de embalsamamento.

          No século VI a.C. produziu-se um salto qualitativo no progresso de todos os campos do saber, com o florescimento da cultura na Grécia. Por meio da pesquisa e da dedução pretenderam os gregos chegar ao conhecimento do mundo e das leis que os regem, numa atitude que constitui a origem da ciência ocidental. Em alguns dos sistemas globais então imaginados, já se percebia uma atitude evolucionista, pois sustentavam que os seres vivos se haviam formado a partir da matéria inanimada. Para Tales de Miléto, tal formação se originava da condensação da água. Anaximandro, um de seus discípulos, acreditava que os primeiros seres vivos tinham sido os peixes, formados a partir de lama, os quais, ao abandonarem a água, teriam iniciado o desenvolvimento de outros animais.
          A escola Pitagórica fez importantes estudos anatômicos; Alemon de Crotona,  situou no cérebro a sede do intelecto e realizou os primeiros estudos sobre embriões.
Na ilha de Cós, onde viveu Hipócrates, considerado o fundador da medicina ocidental, criou-se uma importante escola médica, no século V a.C.
          Aristóteles, que viveu no século IV a.C., tem importância especial, dada a influencia que suas idéias exerceram mais tarde na Europa. Coube-lhe formular o primeiro sistema de classificação dos animais, dividiu em animais de sangue e animais sem sangue(em linhas gerais, correspondem aos atuais vertebrados e invertebrados). Ainda se consideram válidas algumas de suas afirmações, como a da existência de órgãos homólogos (que se apresentam em diferentes espécies de organismo e que foram herdados de um ancestral comum) e órgãos análogos (que se apresentam em diferentes espécies de organismos e têm função similar). Outra constatação de Aristóteles ainda vigente no conhecimento biológico é a da adaptação estrutural e funcional dos seres vivos ao meio.
          Teofasto, discípulo de Aristóteles, deteve-se mais no estudo das plantas: ocupou-se de sua sistemática, já que agrupou diversas espécies afins: analisou sua nomenclatura e deu nome as diferentes partes das planta; descreveu com precisão a estrutura dos diversos tecidos, pelo que é considerado fundador da anatomia vegetal; e estudou os fenômenos da polinização e do desenvolvimento das sementes com o que firmou as bases da embriologia botânica.
          Com a queda do império de Alexandre, o foco cultural transladou-se da Grécia para a cidade egípcia de Alexandria, onde se destacaram no campo da biologia, Erasistrato, que estudou o aparelho circulatório e Herófilo, que dissecou corpos humanos e descreveu o sistema nervoso.
          Durante a era romana viveram Dioscórides, botânico que escreveu um tratado sobre ervas medicinais cuja influencia perdurou por toda Idade Média; Plínio o Velho, cuja História natural, apesar de misturar elos científicos a lendas e superstições, foi obra respeitada de consulta nos séculos posteriores; e Galeno, cuja obra constituía o fundamento teórico da prática médica, embora suas pesquisas anatômicas não se baseassem no corpo humano, mas no de animais.No século VI a.C. produziu-se um salto qualitativo no progresso de todos os campos do saber, com o florescimento da cultura na Grécia. Por meio da pesquisa e da dedução pretenderam os gregos chegar ao conhecimento do mundo e das leis que os regem, numa atitude que constitui a origem da ciência ocidental. Em alguns dos sistemas globais então imaginados, já se percebia uma atitude evolucionista, pois sustentavam que os seres vivos se haviam formado a partir da matéria inanimada. Para Tales de Miléto, tal formação se originava da condensação da água. Anaximandro, um de seus discípulos, acreditava que os primeiros seres vivos tinham sido os peixes, formados a partir de lama, os quais, ao abandonarem a água, teriam iniciado o desenvolvimento de outros animais.
          A escola Pitagórica fez importantes estudos anatômicos; Alemon de Crotona,  situou no cérebro a sede do intelecto e realizou os primeiros estudos sobre embriões.
Na ilha de Cós, onde viveu Hipócrates, considerado o fundador da medicina ocidental, criou-se uma importante escola médica, no século V a.C.
          Aristóteles, que viveu no século IV a.C., tem importância especial, dada a influencia que suas idéias exerceram mais tarde na Europa. Coube-lhe formular o primeiro sistema de classificação dos animais, dividiu em animais de sangue e animais sem sangue(em linhas gerais, correspondem aos atuais vertebrados e invertebrados). Ainda se consideram válidas algumas de suas afirmações, como a da existência de órgãos homólogos (que se apresentam em diferentes espécies de organismo e que foram herdados de um ancestral comum) e órgãos análogos (que se apresentam em diferentes espécies de organismos e têm função similar). Outra constatação de Aristóteles ainda vigente no conhecimento biológico é a da adaptação estrutural e funcional dos seres vivos ao meio.

          Com o fim da civilização romana, a cultura clássica entrou em fase de regressão e coube ao mundo árabe a recuperação de um legado de conhecimentos mais tarde reintroduzidos na Europa graças às traduções do árabe para o latim. Entre os cientistas árabes que intervieram nesse importante trabalho de ligação destacam-se al-Yahiz, que viveu no século lX e elaborou um dos primeiros tratados de zoologia, o Livro dos animais; e Avicena (Ibn Sina), que no século XI redigiu, entre outras obras de interesse capital, o Cânon de medicinas, paradigma da ciência biológica medieval.
          Nos séculos XII e XIII reativou-se a cultura européia, fundaram-se escolas e universidades. Surgiram figuras como o santo Alberto Magno e Roger Bacon. O primeiro escreveu tratados sobre animais e plantas, baseados principalmente nos escritos de Aristóteles. Durante o século XIV começaram a ser feitas dissecações de cadáveres, o que fez a anatomia progredir acentuadamente.
          Renascimento. Durante o século XVI, fatores como o êxodo dos sábios bizantinos para o Ocidente, depois da conquista de Constantinopla pelos turcos, e a invenção da imprensa propiciaram novo impulso ao estudo da natureza em geral e da biologia em particular. O anatomista flamengo Andreas Vesalius ensinou na Universidade de Pádua, onde realizou estudos anatômicos, relatados na obra De humani corporis fabrica libri septem (1543; Sete livros sobre a estrutura do corpo humano ). No campo da fisiologia, o espanhol Miguel Servet iniciou o estudo da circulação sangüínea , concluído no século XVII pelo inglês William Harvey.
Por essa época foram publicados tratados de zoologia, como o do suíço Conrad Gesner, que incluía estudos anatômicos desenhados por Albert Durer, e descreveram-se a flora e a fauna das mais longínquas regiões. Ante a grande quantidade de plantas e animais que iam sendo registrados, tornou-se necessário aperfeiçoar os sistemas de classificação. Andrea Cesalpino, botânico italiano, procurou estabelecer um sistema de diferenciação das plantas baseado na estrutura de flores, sementes e frutos. Estabeleceu assim as primeiras hipóteses sobre os mecanismos de reprodução dos vegetais. O suíço Gaspard Bauhin concebeu um sistema em que atribuía a cada planta dois nomes: o genérico e o específico. A montagem de herbários, a que se incorporavam as plantas trazidas por viajantes ou por expedições científicas, contribuiu bastante para o desenvolvimento da botânica nessa época. Também foi fundamental a criação de jardins botânicos, geralmente ligados a universidades, como os de Pisa, Bolonha, Leyden, Oxford e Paris.

          No século XVII fundaram-se numerosas sociedades científicas, como a Royal Society britânica ou a Academia de Ciências francesa, e com elas surgiram as primeiras revistas científicas. Nas discussões entre os membros dessas instituições, freqüentemente se fazia referência a um instrumento que viria abrir novas portas ao conhecimento biológico: o microscópio. Com esse aparelho, o italiano Marcelo Malpighi examinou grande quantidade de tecidos animais e vegetais. Em 1665, Robert Hooke descobriu a estrutura celular e utilizou pela primeira vez a palavra célula. Os primeiros microorganismos, inicialmente denominados animálculos, foram descobertos pelo holandês Antonie van Leewenhoock em infusões que ele mesmo havia preparado. O microscópio também permitiu confirmar a existência de espermatozóides no liquido seminal. Esta descoberta gerou as escolas espermistas e ovulistas, uma das tendências em que se dividiu a teoria da pré-formação. Os pré-formistas sustentavam que nas células sexuais (nos espermatozóides, para os espermistas, ou no óvulo, para os ovulistas) existia latente uma mistura do ser vivo. Tal teoria contestava a da epigenesia, que defendia a formação gradual do embrião.
          Outros microscopistas pesquisaram tecidos animais e vegetais. O holandês Jan Swammerdam estudou a anatomia a estrutura das células das plantas. Outro tema de controvérsia foi o da geração espontânea. Dois microscopistas, o inglês John Tuberville Needham e o italiano Lazzaro Spallanzani, isolaram e cultivaram infusões, e obtiveram resultados opostos. Só no século XIX Pasteur demonstrou cabalmente a impossibilidade da geração espontânea.
         Durante o século XVIII realizaram-se novos estudos químicos relacionados com a biologia. Lavoisier estudou o papel desempenhado pelo oxigênio na respiração animal e a utilização do dióxido de carbono pelas plantas. A importância da luz solar para os processos vitais do mundo vegetal foi revelada pelo holandês Jan Ingenhousz, descobridor da fotossíntese; pelo suíço Nicolas Thëodore de Saussure, que consolidou grande parte dos princípios da fisiologia vegetal; e pelo também suíço Jean Senebier, que observou a liberação de oxigênio pelas plantas.
          No mesmo século viveu o sueco Karl von Linné, conhecido como Lineu, que utilizou o sistema binominal para designar todas as plantas e animais catalogados em sua obra Systema Naturae (1735; Sistema da natureza), que agrupava as diferentes espécies em gênero, famílias, ordens e classes sucessivamente e baseava-se na semelhança de certas características concretas que escolhera, como a forma da flor, no caso das plantas, ou a forma e o número de dentes e dedos para os animais.
          Durante o século XVIII e XIX realizaram-se numerosos estudos de anatomia comparada com o fim de verificar as semelhanças existentes entre as diversas espécies animais. Destacaram-se nesse campo o inglês Edward Tyson e o francês Georges Cuvier. Esse último compreendeu a relação entre as diferentes partes de um mesmo animal, o que possibilitou deduzir a forma do animal completo a partir de um pequeno resto. Tal recurso constitui fator fundamental para o estudo dos fósseis. O próprio Cuvier, com suas Recherches sur lesossements fossile des quadrúpedes (1812; pesquisas sobre as ossadas fósseis de quadrúpedes), estabeleceu o universo precursor da ciência que se ocupa do estudo dos fósseis, a paleontologia.
          Muitos fatores influíram na divisão dos biólogos em diferentes correntes de opinião, freqüentemente opostas. Entre esse fatores incluem-se as afinidades anatômicas entre animais de diferentes espécies, como por exemplo as que foram identificadas por Tyson entre o homem o e chimpanzé: a hipotética existência de uma hierarquia para todos os seres vivos Leideniz a predizer a descoberta de formas de transição entre as plantas e os animais; e o achado de fósseis de animais extintos. Sobre esse último ponto, houve duas correntes; a dos catastrofistas, entre os quais Cuvier, que viam nas catástrofes naturais a explicação para a fossilização dos animais, e a dos que, como o conde de Duffon, atribuíam à influência do habitat, do clima ou dos alimentos a transformação de certos seres vivos em outros.
          Um novo passo na formulação das idéias evolucionistas foi dado por Jean-Baptiste de Monet Lamarck, que em sua Philosophie Zoologique (1809; Filosofia zoológica) afirmou que o meio modifica as plantas e animais; chegou assim à lei do uso e desuso. Baseado na herança de caracteres adquiridos, sustentava ele que mudanças ambientais demandariam uma utilização dos órgãos, os quais se tornariam mais desenvolvidos, e as transformações seriam então transmitidas para a prole do organismos. A falta de uso dos órgão levaria a retrocessos.
         Finalmente as idéias transformistas se consolidaram na teoria de Charles Darwin , exposta em seu livro On The Origin of Species by Means of natural Selection (1859; Sobre as origens das espécies por meio da seleção natural). Baseado em uma vasta coleção de dados, coletados em vários lugares do mundo e na ampla competência teórica adquirida durante anos de pesquisas, Darwin afirmou nesta obra que, dentro da enorme variedade que se observa numa mesma espécie, o meio seleciona os indivíduos mais aptos à sobrevivência, os quais transmitem à descendência suas próprias características.
          As obras de dois pesquisadores, Thomas Robert Malthus e Charles Lyel, tiveram profunda influencia na origem e desenvolvimento das idéias evolucionistas de Darwin. A obra de Malthus, intitulada An Essay on the Principle of Population (1878; Ensaio sobre o principio da população), foi publicada em Londres e logo provocou grandes discussões em todo mundo científico da época. Lyel , fundador da geologia, publicou também em Londres o livro Principles of Geology (1832; Principios de geologia), também de ampla repercussão.
          Além do grande avanço conceitual proporcionado pelas teorias evolucionistas de Darwin e de outros naturalistas, como Alfred Russell Wallace, o século XIX foi fecundo para a biologia em muitos outros campos. À luz das descobertas do alemão Christian Heineich Pander e do estoniano Karl Ernst von Baer em seus estudos sobre embriologia, descartaram-se as idéias pré-formistas.           Estabeleceram-se as bases da teoria celular, segundo a qual todos os organismos se compõem de células. Essa teoria foi aplicada às plantas por Matthias Jakob Schleiden e aos animais por Thedor Schwann. Virchow afirmou que toda célula provém de outra célula e deu um impulso à patologia celular ao relacionar algumas doenças com processo celulares anormais.
          Hugo von Mohl descobriu a existência de um núcleo e de um protoplasma na célula. Também se estudou o processo da mitose, pelo qual uma célula se divide em duas, nos animais (Walther Flemming) e nas plantas (Eduard Strasbuger). O zoólogo alemão Hermann Fol descreveu o processo de fecundação do óvulo pelo espermatozóide, e o citologista belga Edouard van Benedem, o da meiose, para formar os gametas. Outro avanço fundamental no campo das ciências biológicas resultou do trabalho de Pasteur, que demonstrou o papel desempenhado pelos microrganismos no desenvolvimento de doenças infecciosas e realizou estudos sobre a fermentação, a partir dos quais Eduard Buchner conseguiu isolar uma das enzimas participantes desse processo.
           Em fins do século XIX,. o dinamarquês Johanes Eugenius bulow Warming publicou Plantesamfund gundirak af den ockologiske pplantegeografi (1895; Geografia vegetal ecológica), onde apareceu pela primeira vez o termo "ecologia" , cunhado por Ernst Haeckel, junto com uma ampla discussão teórica que redundou na fundação da ecologia. Outro pesquisador que muito contribuiu para as bases dessa ciência foi o botânico alemão Andreas Schimper, que publicou Pflanzengeographie auf physiologisher Grundlage (1898; Geografia vegetal em bases filosóficas).            Vários cientistas, sobretudo fitogeógrafos, em atividade nos fins do século XIX e início do século XX, ajudaram a consolidar esse ramo da biologia. A ecologia desenvolveu-se na Segunda metade do século XIX, graças principalmente ao trabalho do inglês Charles Elton, fundador da ecologia animal , e do americano Robert McArthur, um dos pioneiros da ecologia geográfica.
          Os trabalhos de monge austríaco Gregor Johann Mendel constituíram o núcleo a partir do qual se desenvolveu a genética moderna. Para executar seus experimentos, Mendel adquiriu em casas especializadas sementes de 34 variedades puras de ervilhas. Para assegurar-se de que estava lidando com variedades verdadeiramente puras, cultivou-as durante vários anos, antes de iniciar suas experiências. Constatou então que o fenômeno encaixava-se em regras simples, que o botânico holandês Hugo de Vries chamou de leis de Mendel, primeiras leis da herança genética e também primeiras leis quantitativas em biologia.