Biochemie, auch physiologische Chemie genannt, ist die Lehre von den chemischen Prozessen in lebenden Organismen und deckt die Überschneidung zwischen Chemie, Biologie und Physiologie ab. Die Biochemie steuert alle lebenden Organismen und Lebensprozesse. Durch die Steuerung des Informationsflusses mittels biochemischer Signalübertragung und des Flusses chemischer Energie durch den Stoffwechsel führen biochemische Prozesse zu der hohen Komplexität des Lebens. Ein Großteil der Biochemie befasst sich mit den Strukturen und Funktionen von Zellbestandteilen wie Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden, Nukleinsäuren und anderen Biomolekülen, wobei zunehmend Prozesse und nicht einzelne Moleküle im Mittelpunkt stehen. In den letzten 40 Jahren ist die Biochemie bei der Erklärung von Vorgängen in Lebewesen so erfolgreich geworden, dass sich heute fast alle Bereiche der Biowissenschaften von der Botanik bis zur Medizin mit biochemischer Forschung beschäftigen. Heute liegt der Schwerpunkt der reinen Biochemie auf dem Verständnis, wie biologische Moleküle zu den Prozessen führen, die in lebenden Zellen ablaufen, was wiederum in hohem Maße mit der Untersuchung und dem Verständnis ganzer Organismen zusammenhängt.
Unter der großen Zahl verschiedener Biomoleküle sind viele komplexe und große Moleküle (sogenannte Biopolymere), die aus ähnlichen, sich wiederholenden Untereinheiten (Monomeren) zusammengesetzt sind. Jede Klasse von polymeren Biomolekülen hat einen anderen Satz von Untereinheitstypen, z. B. ist ein Protein ein Polymer, dessen Untereinheiten aus einem Satz von 20 oder mehr Aminosäuren ausgewählt sind. Die Biochemie befasst sich mit den chemischen Eigenschaften wichtiger biologischer Moleküle wie Proteine und insbesondere mit der Chemie von enzymkatalysierten Reaktionen.
Die Biochemie des Zellstoffwechsels und des endokrinen Systems ist weitestgehend erforscht und mit vielen Details beschrieben worden. Weitere Bereiche der Biochemie sind der genetische Code (DNS, RNS), die Proteinsynthese, der Transport durch die Zellmembranen und die Signaltransduktion.