Клеточное строение, однородность по происхождению и сходство по функции клеток характеризуют рост и развитие организмов.

Существенным недостатком клеточной теории Шлейдена-Шванна является ошибочное признание возможностей возникновения клеток из бесструктурного неклеточного вещества. Тем не менее, даже в таком виде клеточная теория стала одним из трех величайших достижений естествознания XIX века, первой фундаментальной теорией биологии, обосновавшей общий принцип организации живой природы и доказавшей единство происхождения жизни.Закономерности строения, функции и эволюции клетки являются общебиологическими и составляют фундамент изучения многих разделов биологии.

С середины XIX века в результате интенсивной разработки проблемы образования клеток теория Шлейдена-Шванна подвергается всё более сокрушительной критике. В 40-х гг. появилась целая серия исследований, в которых на разных растительных и животных объектах было убедительно показано, что новообразование клеток происходит путём их деления: «Каждая клетка - от клетки» («Omnis cellula et cellula») - так подытожил эти исследования в 1855 году немецкий патолог Р. Вирхов.

Позднее, в 70-х гг. XIX века, благодаря усовершенствованию гистологической техники и ре­зультативной работы целой плеяды учёных были обнаружены хромосомы, открыты общие и специальные органоиды клетки: клеточный центр (1876), митохондрии (1894), аппарат Гольджи (1898). Крупный вклад в развитие учения о клетке второй половины XIX - начала XX вв. внесли отечественные цитологи И.Д. Чистяков (описание фаз митотического деления), И.Н. Горожанкин (изучение цитологических основ оплодотворения у растений) и особенно С.Т. Навашин, открывший в 1898 году явление двойного оплодотворения у растений.

Широкое использование в ХХ веке новейших методов физики и химии обусловило существенный прогресс в изучении строения, функционирования и воспроизведения клетки. В частности, посредством электронной микроскопии были открыты такие важнейшие клеточные органоиды, как эндоплазматическая сеть, рибосомы и лизосомы.

Применение методов молекулярной биологии привело к открытию роли ДНК как носителя наследственной информации в клетке и к расшифровке генетического кода. Благодаря молекулярно-генетическим и биохимическим методам выяснены основные этапы синтеза белка в клетке.

Успехи в изучении клетки приводили к тому, что внимание биологов всё больше концентрировалось на клетке как основной структурной единице живых организмов. Становилось всё более очевидным, что в особенностях строения и функций клетки лежит ключ к решению многих фундаментальных и прикладных проблем биологии. Вместе с тем изучение клетки породило собственные методические и теоретические проблемы, что привело к выделению цитологии в самостоятельный раздел биологии. Комплексное и всестороннее изучение строения, жизнедеятельности, адаптации и размножения клеток способствовало трансформации цитологии
в одну из перспективнейших биологических наук XXI века - «Биологию клетки».

Результаты исследований клеточной организации живого на протяжении первой половины ХХ века отразила сформировавшаяся в этот период современная клеточная теория, включающая два принципиально новых положения: 1) новые клетки образуются только путем деления клеток-предшественниц; 2) живой организм представляет собой сложно организованную интегрированную систему взаимодействующих клеток, свойства которой не являются механической суммой свойств составляющих ее клеток.