基本方法
观察
研究和学习生物学最基本的方法是观察。通过观察周遭的自然世界，我们会发现花草树木、虫鱼鸟兽的多样性；通过观察自身，我们会发现身体不同部位承担着不同的功能；借助显微镜，我们会发现生物体由一个个密集排列的“小房间”——细胞组成。生物学中最基础的知识，如细胞结构、生物图鉴、器官组成等，并非由纯理论推理而来，而是通过观察得来的客观事实。随着电子显微镜和冷冻电镜的出现，我们的观察尺度已深入到分子级别，能揭示更多微观奥秘。
实验
观察能让我们了解事物的外观与形态，但仅凭观察无法断定事物间的内在因果联系。例如，秋冬季嘴唇容易干裂，可能是季节干燥、饮水不足或维生素缺乏等多种因素共同作用的结果。要挖掘真正的因果关系，必须进行实验。先假设再验证是科学研究中的常见过程，控制变量和对照实验是挖掘出因果关系的有效手段。
核心思维
进化思维（第一性原理）
著名生物学家杜布赞斯基曾说：“若无进化之光，生物学毫无道理。”地球上形态万千的生命并非独立孕育，而是起源于共同的祖先。现代科学已证明，地球上所有的生命，无论是一只蚂蚁还是一棵大树，使用的都是同一套遗传物质（DNA）。即使是以RNA为遗传物质的病毒，仍需要遵循DNA的遗传规则来繁殖。
在《自私的基因》这本书中，面对生命，作者给我启发出了一个新的观点：我们之所以形态各异，只是因为这套古老的基因，在漫长的岁月中为了适应不同的环境，不断演化出了各种各样最适合活下去的身体形态。本质上，我们的身体只是基因为了繁衍和生存而打造的载体，也就是《自私的基因》这本书中所说的“生存机器”。
结构与功能相适应
一定的结构决定着相应的功能，功能的需求也驱动着结构的演化。例如，我们的手腕无法翻转360°，这是手关节骨骼与韧带结构有物理限制；鸟类中空的骨骼结构，完美适应了飞行的轻量化需求。
还原论与系统论
面对复杂现象，我们需要还原论思维，将复杂系统逐一拆解为可控的微观单元，以找到起关键作用的根本因子。例如发烧，宏观上看只是体温升高。但运用还原论思维，我们会将其拆解：是细菌还是病毒入侵？是白细胞释放了哪种细胞因子作用于下丘脑的体温调节中枢？找到了这个微观的关键因子，我们就能使用针对性的抗生素或退烧药，而不是盲目地用冰块降温或让身体出汗。
但还原论无法解释所有问题。例如，我们无法仅通过观察单个神经细胞的电化学活动，来预测一个人为什么会被感动或害怕。这是因为生命具有 “涌现” 特性：当部分组成整体时，会产生原来部分所不具有的全新功能和意义。这就是系统论中“1+1>2”的效应。还原论帮我们拆解零件，系统论帮我们理解零件连接后产生的整体能力。
稳态思维
每个生命体都拥有维持内部状态相对稳定的能力。例如，当天气寒冷时，我们会通过肌肉颤抖产热以维持体温；当遇到极端干旱或高温时，某些细菌会形成高度抗逆的芽孢进入休眠，待环境适宜时再萌发复活。生命体通过精密的负反馈调节机制维持稳态，确保基因能在持续变化的外部环境下得以延续。
同样，我们的生活其实也要通过负反馈调节来将生活秩序维持在正轨上，例如当你情绪低落郁闷时，聪明的你不会放任这种负面情绪继续蔓延下去，让生活变得更加糟糕，而是可通过倾述、运动等方式来消除负面情绪，这何尝不是一种对自身生命的负反馈调节机制？
如何将生物学以致用？
带着生活问题去学
生物学教材中充斥着大量需要记忆的内容，例如细胞结构中各个细胞器的名称和功能，但很多学生毕业后一辈子都见不到，甚至连显微镜都不会用，那教材中呈现的这些内容难道是为了筛选出能做生物研究的潜在研究员吗？我们要带着生活问题去学。与其纠结于死记硬背出各种细胞器、各种反应机制过程的名称，不如去追问理解了这些微观的物质和过程对我的生活有什么影响？有什么启示帮助？生物的学习者不需要都能够会画出或做出动植物细胞的结构模型，但要能成为运用生物学知识的改善和优化我们生活及其生活环境的践行者。
