Bộ môn Sinh học phân tử tiền thân là Bộ môn Công nghệ sinh học phân tử (Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học). Từ khi Viện Công nghệ sinh học và Thực phẩm thành lập, bộ môn được đổi tên thành Bộ môn Sinh học phân tử. Bộ môn đảm nhận nhiệm vụ quản lý ngành đào tạo Công nghệ sinh học – Chương trình tiên tiến, bậc cao học chuyên ngành Công nghệ sinh học (Thạc sĩ và Tiến sĩ). Bộ môn hiện có 13 giảng viên (5 Phó giáo sư và 8 Tiến sĩ), 1 kỹ thuật viên và 6 nghiên cứu viên.