要回答这个问题，就必须深入研究它的微观结构。正是在寻找比组织更深层次的有机体结构单位的过程中，细胞学说建立和发展起来了。
生命深层的物质
显微镜的发明，使人的眼睛能够洞察入微。
1665年，英国科学家胡克在显微镜下观察软木塞片，发现木片上布满了许多蜂窝状的小格子，他把这些小格子叫细胞。
当然，胡克发现的并不是细胞，他看到的不过是细胞的空架子——细胞壁。
荷兰的列文虎克，几乎与胡克同时运用显微镜发现了细胞。他观察了水滴、毛发、种子等大量物体。1674年，他在显微镜下发现了红血球。1683年，他观察到细菌。
列文虎克不但观察了植物细胞，还观察了滴虫、轮虫等动物细胞和单细胞生物，并且生动地描绘了它们的形状，在英国皇家学会引起了巨大的影响。
胡克和列文虎克等人，在显微镜下观察过细胞，并积累了丰富的资料。
但他们都不是专攻生物学的，因此，虽然看见了细胞，但是没有理解它的重要性，特别是没有认识到细胞在生物体结构中的重要性。
究其原因，一方面是显微镜还比较粗糙，使观察者无法看清细胞本身的结构；另一方面是在生物学的发展中，研究群体的分类学逐渐成为生物学发展的中心。因此，在18世纪，对生物个体的研究相对削弱，没有取得什么进展。
到了19世纪，在科学家提出细胞学说以前，哲学家先认识到细胞对生物的重要性。
在德国，自莱布尼茨和康德后，逐渐形成一种自然哲学思潮，试图探索宇宙及生命的起源和演化过程。
在这种思潮的影响下，德国在19世纪初逐渐形成了以哲学家谢林和生物学家奥肯为代表的“自然哲学”流派。
这个流派认为，有机世界是由一些具有某些共同性的基本单位构成的。
谢林认为，自然界是一个有机的整体，构成这个整体的最高本原和基本单位是同一的。歌德认为，叶子是各种不同植物的典型单位结构。
奥肯认为，脊椎节是一般动物原型结构的基本单位。他在1805年进一步提出，一切生物都含有一种叫“原浆”的物质，它是地球演变过程中从大海里的无机物中产生的，由于表面不断加厚，逐渐形成极小的球状小泡，即“原胞”。
奥肯说，这种原胞是构成所有生物机体的基本单位，它有两种生命，一是它自己的生命，一是作为有机体组成部分的生命。由于它有自己的生命，所以当它们暂时所属的生物体死亡后，它们仍然继续生存着，形成另一个生物体的组成部分。
当然，这些是奥肯的猜测，没有实验依据。
但是，由于奥肯是一位比较有影响的生物学家，他的猜测激起了其他生物学家的热情，试图在有机体结构中寻找这种“原胞”，于是对有机体进行显微解剖，终于导致了细胞学说的产生。
植物和动物细胞的发现
较早认识到细胞是植物的结构单位的，是德国植物学家特雷维拉努斯和冯·莫尔。
特雷维拉努斯在对植物进行大量的显微解剖中，发现在植物的机体内，确实存在奥肯所说的那种“原胞”，也就是植物细胞。通过对各种植物细胞的不断观察，他认识到细胞确实是植物机体的基本结构单位。
冯·莫尔在对植物的显微解剖中，与特雷维拉努斯几乎同时发现了植物细胞，也提出了细胞是植物的基本结构单位的思想。
在显微解剖中，科学家们所用的显微镜都有一定的色差现象，因此，他们无法看清细胞的纤细结构。到20年代，意大利的阿米西等人制成了改进的消色差显微镜，使人们得以观察到细胞的详细情况。
1831年，英国植物学家布朗用这种消色差显微镜，在观察显花植物的细胞时，发现每一个细胞中都有一个细胞核。
这是对细胞内部结构的首次发现。布朗在同年发表了关于这个发现的论文。
1835年，捷克生物学家普金叶观察到母鸡卵中的胚核，即细胞核。他指出，动物的组织，在胚胎中是由紧密裹在一起的细胞质块组成，这些细胞质块与植物很类似。
他在1837年，又发现了神经细胞的核和树突以及小脑皮层的烧瓶形大细胞，并依据观察结果，描述了有机体的构成。
动植物细胞的发现和组织学的发展，为细胞学说的建立打下了基础。到30年代末，德国的施莱登和施旺建立了细胞学说。
施莱登于1804年出生在德国，在海德堡大学法律系毕业后，从事律师工作。但由于工作不顺利，对生活失去信心，而开枪自杀，侥幸未死，然而额头上留下了永久纪念的疤痕。
伤愈后，施莱登放弃律师工作，转攻植物学和医学，获得博士学位，被聘为耶拿大学植物学教授。
施莱登认为，研究个体植物的生长，比研究植物分类和植物的宏观构造更有意义，因为在植物的个体发育的研究中，将会对植物生理和它的本性有更多更深的认识。
在对植物进行大量显微解剖的研究中，施莱登对细胞有了比较深刻的认识。1838年，他发表了《植物发生论》一文，建立了第一个较为系统的细胞学说。
他认为细胞是一切植物中普遍存在的最基本的活的单位，各种各样的器官组织和独立个体都是由细胞组成的。细胞是一个独立自主的单位，具有两种生命特征，一个生命是它自己的，这是主要的；另一个生命是属于有组织植物结构的部分，这是次要的。两个生命过程都是“形成力量”的表现，这种力量充满整个自然界构成活的生物。
关于植物细胞的形成，他特别重视布朗发现的细胞核，认为一个新细胞起源于一个老细胞核。他还具体阐述了细胞的形成机制：首先从成胞原浆中结晶出核仁，核仁生长形成细胞核，然后再形成细胞膜，最后成为细胞；老的细胞破碎后，其中每一个碎片都可以形成一个独立而又完整的新细胞。
施莱登的细胞学说仅限于植物界，把细胞学说扩大到动物界，建立统一的细胞学说的是德国生理解剖学家施旺。
1837年10月，施莱登把他对细胞研究未发表的成果告诉了他的好友施旺，这对36岁的施旺很有启发。
施旺研究细胞学的特点，是力图把细胞学说和有机体的发育研究或胚胎研究联系起来。在自己多年研究的基础上，1839年，施旺发表了《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》这篇着名论文。
这篇论文分为两部分。第一部分描述了在蝌蚪体内脊索和各种不同来源的软骨的结构和生长；第二部分指出了各种不同的动物构成基础都是细胞；第三部分详细阐明了细胞理论。
施旺认为：“有机体的基本部分不管怎样不同，总有一个普遍的发育原则，这个原则便是细胞的形成。”一切动物的受精卵都是一个单细胞，无论这些细胞大如鸡蛋或者小如哺乳动物的卵，都是一样的。一切有机体都是以单一细胞开始有生命，并以其他细胞的形成而发育着。
施旺指出，动物细胞在所有方面都与植物细胞相似，“细胞是有机体，动植物体都是这些有机体的集合物，它们按照一定的法则而排列在动植物体内”，细胞是所有有机体构造和发育的基础，这就推倒了分割动植物界的巨大屏障，为动物和植物之间架设起一座桥梁。
关于细胞形成的机制，施旺同意施莱登关于细胞从无结构的成胞原浆中通过结晶而自由形成的思想。
施旺认为，在细胞形成中有两种力量起着作用。一种力量是有机细胞的代谢力，它把细胞间物质转变为适合细胞形成的物质；另一种力量是有机细胞的吸引力，它使细胞间物质发生浓缩和沉淀而形成细胞。正是这两种力量，使细胞本身具有生命，并使它在有机体中具有自主性。
这样，在19世纪30年代末，生物学中的统一的细胞学说就建立起来了。
细胞学说使全部生物学发生革命。恩格斯说：“发现细胞是这样一个单位，整个植物和动物体都是从他的繁殖和分化中发育起来的。由于这一发现，我们不仅知道一切高等有机体都是按照一个共同规律发育和生长的，而且通过细胞的变异能力指出了使有机体能改变自己的物种并从而能实现一个比个体发育更高的发育的道路。”
“有了这个发现，有机的有生命的自然产物的研究——比较解剖学、生理学、胚胎学——才获得了巩固的基础。机体产生、成长和构造的秘密被揭开了；从前不可理解的奇迹，现在已经表现了一个过程，这个过程是依照一切多细胞的机体本质上所共同的规律进行的。”
细胞学说的建立，使人们对生命现象的本质开始有所了解，神创论显得荒谬和多余了，无生源说和预成论也不攻自破。
细胞学说的建立，对于唯物辩证法的自然观的形成，也起到了直接的推动作用。
因此，恩格斯把细胞学说、进化论、能量守恒和转化定律一道誉为19世纪的三大科学成就。
当然，细胞学说在建立之初不是十全十美的。
施莱登和施旺关于细胞形成机制的解释，特别是关于细胞自由形成的见解还缺乏严格的实验根据。
德国植物学家冯·莫尔在显微镜下对细胞的形成和发育过程进行了长期的观察，发现新细胞的形成过程，是伴随着老细胞的分裂来完成的。
这一分裂过程是，老细胞的细胞核首先分裂为两个细胞核，然后整个老细胞再分裂为两个新细胞。这就是细胞的有丝分裂过程。
莫尔在1839年底发表了这一研究成果。
此后，瑞士的格耐里、德国的莱迪希、雷马克等人，相继发现了细胞的分裂过程，证实了莫尔的重要发现，从而否定了关于细胞自由形成的观点。
从19世纪70年代以后，随着显微技术、切片设备技术和细胞染色技术的发展，人们对细胞内及核内的构造有了更多的了解。
1875年，德国植物学家斯特拉斯伯格在其出版的《细胞组成和细胞分裂》中，非常清楚地阐明了植物细胞分裂时发生的复杂过程。在1879年，德国的弗莱明用染色方法发现了细胞核内的“染色质”以及细胞的有丝分裂。
第二年，他又发现了染色体的纵向分裂。
这样，细胞学说从19世纪30年代到80年代，经过许多人的努力而逐渐得到了完善。
