Tutkimustyötä voidaan tehdä laboratoriossa tai maastossa. Tutkimustulokset julkaistaan alan ammattikirjallisuudessa artikkeleina useimmiten englannin kielellä. Näin tutkijat voivat seurata alan uusimpia tutkimustuloksia. Biologia on kansainvälinen ala, joten tiedeyhteisön jäsenet tapaavat muita alan asiantuntijoita ja kollegoita eri puolilla maailmaa järjestettävissä konferensseissa.

Maastossa tehtävässä tutkimuksessa korostuu usein havaintojen ja laboratoriotutkimuksessa kokeiden tekeminen. Maastossakin voidaan tehdä kokeita, mutta näissä on yleensä vaikea vakioida kaikkia muuttujia. Laboratoriokokeissa voidaan selvittää asioiden syy-seuraussuhteita tavalla, joka on mahdotonta maastossa. Kokeita voidaan laboratorio-olosuhteissa tehdä elävissä eliöissä (in vivo), niistä eristetyissä kudoksissa (in vitro) tai tietokonemallinnuksina (in silico). Toisaalta maastokokeet ja -havainnot antavat usein realistisemman kuvan ilmiöstä. Biologisten ilmiöiden ymmärtäminen vaatii siis molempia lähestymistapoja.


In vitro ("lasissa") on tutkimustekniikka, jossa luonnontieteellinen koe suoritetaan esim. koeputkessa (koeputkihedelmöitys).

Biologisen ilmiön ymmärtäminen vaatii usein erilaisia lähestymistapoja. Esimerkiksi suomalainen hampaan kehityksen tutkimus yhdistää kaikkia lähestymistapoja. Erilaisten kasvutekijöiden vaikutusta hampaan kasvuun voidaan tarkkailla in vivo kasvattamalla hiirikantoja, joista tietyn kasvutekijän tuotanto on estetty. Hiiren sikiöistä voidaan irrottaa hampaat, joita kasvatetaan maljalla in vitro erilaisissa olosuhteissa, jolloin saadaan tarkempaa tietoa kasvutekijöiden toimintaperiaatteista ja hampaan kehityksestä.

Kun tietoa hampaan kehityksestä on kerääntynyt riittävästi, tietokoneella voidaan mallintaa in silico erilaisia kasvutekijöitä tuottavien geenien vaikutuksia ja ennustaa hampaiden rakennetta. Lisäksi maastosta kerätään kuolleiden saimaannorppien kalloja. Saimaannorppien perimän emäsjärjestys selvitetään ja vertaillaan, miten erot perimässä vaikuttavat eroihin hampaiden rakenteessa. Tutkimuksen yhtenä mahdollisena tuloksena on ymmärrys siitä, miten hampaat kasvavat, ja mahdollisuus soveltavan tutkimuksen jälkeen kasvattaa keinotekoisia ihmisen hampaita.


In vivo -tutkimus tehdään elävässä eliössä, esimerkiksi koe-eläinten avulla.

Monet merkittävimmistä biologisista keksinnöistä ovat lähteneet liikkeelle sattumalta tehdystä havainnosta. Esimerkiksi vuonna 1928 Alexander Flemingin kasvattamaan bakteeriviljelmään oli päässyt homekasvustoa, minkä seurauksena kyseisen viljelmän bakteerit tuhoutuivat. Fleming ihmetteli havaintoaan ja lähti tutkimaan, mistä se johtui. Hän esitti olettamuksen, että home oli erittänyt ympäristöönsä kemiallista ainetta, joka oli tappanut bakteerit.

Fleming tutki hypoteesiaan koejärjestelyjen avulla ja päätyi siihen, että Penicillium-sukuun kuuluva home tappoi bakteerit. Tästä havainnosta ja Flemingin tekemästä tutkimuksesta kehitettiin yksi 1900-luvun merkittävimmistä keksinnöistä, penisilliini. Flemingin sanotaan todenneen nöyränä oivalluksestaan: "Ainoa saavutukseni on, että en jättänyt havaintoa huomioimatta ja jatkoin asian tutkimista.”


Bakteerien kasvatusta veriagar-liuoksessa.