فرم لاتین این اصطلاح نخستین بار در ۱۷۳۶ زمانی که کارل لینه، از واژه biologi در کتاب Bibliotheca botanica خود استفاده کرد، ظاهر شده است.
اگرچه زیست‌شناسی در قالب مدرن خود پیشترفت‌های بسیاری یافته‌است، اما علوم مرتبط و وابسته به آن، از زمان‌های قدیم مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. فلسفه طبیعی در اوایل تمدن‌های باستانی میان‌رودان، مصر، شبه‌قاره هند و چین مورد مطالعه قرار گرفت. با این حال، ریشه‌های زیست‌شناسی مدرن و گرایش به مطالعه طبیعت اغلب به یونان باستان برمی‌گردد. در حالی که مطالعه رسمی پزشکی به بقراط (حدود ۴۶۰ سال قبل از میلاد – حدود ۳۷۰ سال قبل از میلاد) برمی گردد، اما ارسطو (۳۲۲ سال قبل از میلاد – ۳۸۴ پیش از میلاد) گسترده‌ترین سهم را برای توسعه زیست‌شناسی به کار گرفت. نقش برجسته او در تاریخچه جانوران و کارهای دیگری با تکیه بر طبیعت‌گرایی، و فعالیت‌های تجربی دیگری که بر روی علت و معلولی زیستی و تنوع زندگی متمرکز بود، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. ثئوفراستوس جانشین ارسطو در لیسه، سلسله کتاب‌هایی در زمینه گیاه‌شناسی نوشت که تا به امروز سالم مانده‌اند و به عنوان مهم‌ترین سهم از دوران باستان و حتی قرون وسطی از علوم گیاهی به حساب می‌آید.
دانشمندان قرون وسطی جهان اسلام که در مورد زیست‌شناسی کتاب نوشته‌اند شامل جاحظ (۸۶۹-۷۸۱)، ابوحنیفه دینوری (۸۹۶-۸۲۸)، که در مورد گیاه‌شناسی کتاب نوشته است، و رازی (۹۲۵-۸۶۵) که در مورد کالبدشناسی و فیزیولوژی کتاب نوشته است، می‌باشند. دانش پزشکی با تحقیقات دانشمندان اسلامی در مورد سنت‌های فیلسوف یونانی، به خوبی مطالعه شده است، در حالیکه تاریخ طبیعی، تفکر ارسطو را به خصوص در حفظ سلسله مراتب ثابت زندگی، به شدت جذب کرده بود.
پیشرفت در تکنیک‌های میکروسکوپی تاثیر بسیاری در تفکرات زیست‌شناسی داشت. در آغاز سده ۱۹، تعدادی از زیست‌شناسان به اهمیت سلول اشاره کردند. سپس، در ۱۸۳۸، اشلایدن و تئودور شوان شروع به ترویج ایده‌های کنونی جهانی کردند که شامل این موارد بودند: (۱) واحد اصلی موجودات زنده سلول می‌باشد و (۲) سلول‌های هر موجود تمام ویژگی‌های زندگی را دارد، اگرچه آنها با این ایده مخالف بودند که (۳) همه سلول‌ها از تقسیم دیگر سلول‌ها به وجود می‌آیند. به لطف کارهای روبرت ریماک و رودولف فیرخو، در ۱۸۶۰ بیشتر زیست‌شناسان همه سه اصلی را که به عنوان نظریه یاخته شناخته می‌شد، قبول کردند.
در همین هنگام، طبقه‌بندی موجودات زنده و رده‌بندی آن ها عامل تمرکز تاریخ‌دانان طبیعی شد. کارل لینه، طبقه‌بندی اساسی برای جهان طبیعی را در سال ۱۷۳۵ (گونه‌هایی که تا آن زمان شناخته شده بودند) منتشر کرد، و در سال‌های ۱۷۵۰ نام‌های علمی را برای تمام گونه‌های خود معرفی کرد. ژرژ-لوئی لکرک کنت دو بوفون، جانوران را به عنوان طبقه‌بندی‌های مصنوعی و گونه‌های زنده را به عنوان تطبیق‌پذیر معرفی کرد – حتی پیشنهاد داد که آن ها احتمالاً از نسب مشترک هستند. اگرچه او با فرگشت مخالف بود، بوفون یک چهره کلیدی در تاریخچه اندیشه فرگشتی بود چرا که کارهایش بعدها بر نظریه‌های فرگشتی لامارک و داروین تاثیر گذاشت.
آغاز جدی اندیشه فرگشتی با آثار ژان-باتیست لامارک می‌باشد، که برای نخستین بار یک نظریه منسجم از فرگشت را ارائه کرد. او فرض کرد که فرگشت نتیجه فشارهای محیطی بر ویژگی های جانوران می‌باشد، به این معنی که هرچه یک عضو بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد، پیچیده‌تر و کارآمدتر می‌شود، بنابراین جانور با محیط خود سازگار می‌شود. لامارک اعتقاد داشت که این صفات به دست آمده می‌تواند به فرزندان منتقل شود، و آنها را کامل کرده و توسعه دهد. با این حال، این زیست‌شناس بریتانیایی چارلز داروین بود که روش‌های جغرافیایی زیستی هومبولت، زمین‌شناسی مبتنی بر شکل‌گیری یکتای چارلز لایل، نوشته‌های رشد جمعیت رابرت مالتوس، و تخصص ریخت‌شناسی و مشاهدات طبیعی خود را ترکیب کرد، و با موفقیت نظریه فرگشت بر پایه سازوکار انتخاب طبیعی را ارائه داد. دلایل و شواهد مشابه نیز، آلفرد راسل والاس را به طور مستقل به همان نتایج رسانید. هرچند که این موضوع باعث بحث فراوان شد (که تا امروز نیز ادامه دارد)، اما نگره ی داروین به سرعت از طریق جامعه علمی گسترش یافته و به زودی به یک اصل مرکزی در سرعت توسعه علم زیست‌شناسی تبدیل شد.
کشف دلیل فیزیکی روی دادن وراثت همزمان با کشف اصول فرگشتی و ژنتیک جمعیت شد. در سال‌های ۱۹۴۰ و اوایل سال‌های ۱۹۵۰، آزمایش‌ها به دی ان ای به عنوان بخشی از کروموزوم اشاره کردند که واحدهای صفاتی را حمل می‌کنند که به نام ژن شناخته می‌شوند. تمرکز بر روی انواع جدیدی از مدل‌های موجودات زنده مانند ویروس‌ها و باکتری‌ها، همراه با کشف ساختار مارپیچ دو رشته‌ای دی ان ای در ۱۹۵۳، راه را برگزار به ژنتیک مولکولی باز کردند. از سال‌های ۱۹۵۰ تا زمان حال، زیست‌شناسی در حوزه مولکولی بسیاری گسترده شده است. رمز ژنتیکی توسط هار گوبیند کورانا، رابرت دبلیو. هالی و مارشال وارن نایرنبرگ بعد از درک اینکه دی ان ای از واحدهایی به نام کودون تشکیل شده است، شکسته شد. در نهایت، پروژه ژنوم انسان در سال ۱۹۹۰ با هدف ترسیم نقشه ژنتیکی انسان به طور کلی راه‌اندازی شد. این پروژه در اصل در سال ۲۰۰۳ تکمیل شد، و تجزیه و تحلیل بیشتر آن هنوز در حال انتشار است. پروژه ژنوم انسان نخستین تلاش جهانی در ترکیب دانش زیست‌شناسی عملکردی، با تعریف مولکولی برای توضیح چگونگی کارکرد بدن انسان و دیگر موجودات بود.
