تشير نظرية الخلية إلى فكرة أن الخلايا هي الوحدة الأساسية في تركيب كل شيء حي. وضع هذه النظرية كان بفضل التقدم في الفحص المجهري في منتصف القرن السابع عشر. هذه النظرية هي واحدة من أسس علم الأحياء. النظرية تقول ان الخلايا الجديدة تتشكل من الخلايا الأخرى القائمة، والخلية هي الوحدة الأساسية في التركيب والوظيفة لدى جميع الكائنات الحية.
اكتشفت الخلية لأول مرة على يد روبرت هوك في 1665.
درس شرائح رقيقة جدا من الفلين وشاهد عددا كبيرا من المسام الصغيرة التي تشبه خلية النحل. وبسبب هذا التشابه، أسماها خلية. ومع ذلك، لم يكن هوك يعرف حقيقية بنية الخلية أو وظيفتها. وقد نشر ملاحظاته عن الخلية (التي هي في الواقع جدران خلايا غير حية) في كتابه Micrographia. ملاحظاته عن الخلية لم تشر إلى النواة والأجزاء العضوية الموجودة في أغلب الخلايا الحية.