Будову клітини вивчає наука цитологія. Тіла всіх живих організмів складаються з клітин, які вперше спостерігав у 1665 р. англійський фізик Роберт Гук. Значний внесок у вивчення клітини внесли Мальпігі, Левенгук, Браун.
Базуючись на роботах ботаніка М. Шлейдена, німецький зоолог Т. Шванн у 1838–39 рр. сформулював гіпотезу, що клітина є структурною та функціональною основою життя, що рослинна та тваринна клітини схожі між собою (гомологічні), розвиваються за однаковим принципом – зароджуються в глибині клітин з деякої “зернистої маси” (теорія цитобластеми), а ріст тканин зумовлений утворенням нових клітин. Однак Шванн вважав, що багатоклітинний організм – це лише сума окремих клітин. Певні недоліки цих поглядів були в роботах Р. Вірхова.
У 1858 р. німецький патолог Р. Віхров завершив створення клітинної теорії. Він не був прибічником ідеї самозародження життя та сформулював висновок про те, що клітини утворюються лише у результаті ділення попередніх (материнських) клітин – «кожна клітина з клітини». Погляди Шванна на функціонування багатоклітинного організму були розширені Вірховим і отримали назву теорії «клітинної держави», згідно з якою організм є сума клітин, упорядкованих подібно до держави. Незважаючи на те, що клітини тісно пов’язані одна з одною в тканинах, залежні, вони достатньо самостійні, діють самі, хоча й отримують стимули від інших клітин (головних). Такі погляди на організм були помилкові, бо той не сприймався як єдине ціле, в якому немає головного органа або головних клітин. У дійсності клітини об’єднані в тканини та органи, у функціональні системи, взаємозв’язані одна з одною у межах органу (тканини), і в той самий час їх діяльність регулюється міжклітинними, гуморальними та нервовими факторами.
Шлейден, Шванн та Віхров є засновниками клітинної теорії, яка пізніше була розвинена іншими дослідниками.