生物大分子或生物分子是一個寬泛的術語，指存在于生物體內對一個或多個典型生物過程（如細胞分裂、形態發生或發育）至關重要的分子。生物大分子包括大型大分子（或聚電解質），如蛋白質、碳水化合物、脂類和核酸，以及小分子，如初級代謝物、次級代謝物和天然產物。這類材料的一個更普遍的名稱是生物材料。生物大分子是生物體的一個重要元素，那些生物大分子通常是內源性的，在生物體內產生，但生物體通常需要外源性的生物大分子，例如某些營養物質，才能生存。生物學及其子領域生物化學和分子生物學研究生物大分子及其反應。大多數生物大分子是有機化合物，只有四種元素--氧、碳、氫和氮--構成了人體質量的96%。但許多其他元素，如各種生物金屬，也以少量存在。特定類型的分子（生物大分子）和某些代謝途徑的統一性是廣泛的生命形式中不變的特征；因此，這些生物大分子和代謝途徑被稱為生物化學的普遍性或生物的物質統一性理論，與細胞理論和進化理論一樣，是生物學的統一概念。生物大分子的類型存在多種多樣的生物大分子，包括。小分子：脂類、脂肪酸、糖脂、甾醇、單糖維生素激素、神經遞質代謝物單體、寡聚體和聚合物：核苷和核苷酸核苷是將核堿基連接到核糖或脫氧核糖環上形成的分子。這些例子包括胞苷（C）、尿苷（U）、腺苷（A）、鳥苷（G）和胸苷（T）。核苷可以被細胞中的特定激酶磷酸化，產生核苷酸。DNA和RNA都是聚合物，由聚合酶從單核苷酸的重復結構單元或單體組裝而成的長線分子組成。DNA使用脫氧核苷酸C、G、A和T，而RNA使用核糖核苷酸（在戊糖環上有一個額外的羥基）C、G、A和U。修改過的堿基相當常見（如在堿基環上有甲基），在核糖體RNA或轉移RNA中發現，或在復制后用于區分DNA的新舊鏈。每個核苷酸由一個無環氮基、一個戊糖和一至三個磷酸基組成。它們含有碳、氮、氧、氫和磷。它們作為化學能量的來源（三磷酸腺苷和三磷酸鳥苷），參與細胞信號傳遞（環狀單磷酸鳥苷和環狀單磷酸腺苷），并被納入酶反應的重要輔助因子（輔酶A、黃素腺嘌呤二核苷酸、黃素單核苷酸和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）。DNA和RNA結構DNA結構主要是由C與G和A與T的Watson-Crick堿基配對形成的著名的雙螺旋，這被稱為B型DNA，而且絕大多數是DNA最有利和最常見的狀態；其高度特異和穩定的堿基配對是可靠的遺傳信息存儲的基礎。DNA有時可以以單鏈的形式出現（通常需要通過單鏈結合蛋白來穩定），或以A型或Z型螺旋的形式出現，偶爾也會出現更復雜的三維結構，如DNA復制過程中霍利迪接頭的交叉。相比之下，RNA形成大型復雜的三維三級結構，讓人聯想到蛋白質，以及構成信使RNA分子的具有局部折疊區域的松散單鏈。這些RNA結構包含許多綿延的A型雙螺旋，通過單鏈環、凸起和連接處連接成明確的三維排列。

例如tRNA、核糖體、核糖酶和核糖開關。這些復雜的結構得益于這樣一個事實：RNA主干的局部靈活性不如DNA，但卻有一大套不同的構象，顯然是因為核糖上額外的OH的正負相互作用。結構化的RNA分子可以對其他分子進行高度特異性的結合，并且自身可以被特異性地識別；此外，它們可以進行酶的催化作用（當它們被稱為核糖酶時，最初由TomCech及其同事發現）。

單糖是碳水化合物的最簡單形式，只有一個單糖。它們的結構中基本上含有一個醛基或酮基。