细胞生物学系前身生物学教研室成立于1950年齐鲁大学时期（1952年，全国院系调整，齐鲁大学被撤销建制，与由华东白求恩医学院和山东省立医学院，成立新的山东医学院），主要教授医用生物学和医学遗传学课程。1970年改成中草药教研室，教授医用生物学和中草药学；1978年改回生物学教研室，教授医用生物学和医学遗传学课程。1988年（1985年5月，原卫生部决定山东医学院更名为山东医科大学）遗传课程分出，另成立医学遗传学教研室后，本所主要教授医用生物学和细胞生物学。1994年起进行本科生细胞生物学课程改革，取消医用生物学，主要教授本科生《细胞生物学》、研究生《细胞生物学前沿讲座》和《细胞生物学技术课程》。2000年7月合校后更名为山东大学细胞生物学教研室（后改研究所）。2016年12月细胞生物学系与神经生物学系（2006年10月成立）合并为细胞与神经生物学系，2019年12月经学院调整后更名细胞生物学系。