物質代謝と並んで生命の特徴の一つに、自己複製が挙げられる。すなわち遺伝学に基づき形質を世代間で伝達する生体物質の探究が20世紀の生化学における一大研究テーマであった。1953年にワトソンとクリックはDNAの二重らせんモデルを発表した。DNAの塩基対は相補的であり遺伝学の振舞いを説明しうる十分な仕組みを備えていた。この論に基づきクリックは1958年に分子生物学概念の基礎となるセントラルドグマを発表した。セントラルドグマにより、遺伝子と酵素との対応関係は明確になった。すなわち、どのような酵素が存在するかはどのような遺伝子が存在するかということを意味する。21世紀になるが、2003年にはヒトゲノムの解読が完了し、ヒトの細胞内で発現するタンパク質の種類はおよそ2万から2万7千種類程度であると推定された。
20世紀（特に20世紀中期）を迎えて以来、生化学はクロマトグラフィーやX線回折、NMR分光法、放射性同位体標識、電子顕微鏡法、分子動力学シミュレーションなどの新技術の発展と共に著しい前進を見た。これらの技術は多くの生体分子や細胞の代謝経路（解糖系やクレブス回路など）の発見や詳細にわたる分析を可能にした。現代生化学研究で最も多産な科学者の一人にハンス・クレブスがおり、代謝の研究に非常に大きな貢献を残した。クレブスは尿素回路や、後にハンス・コーンバーグと共同でクエン酸回路（クレブス回路）やグリオキシル酸回路を発見した。今日、生化学の研究結果は、遺伝学から分子生物学に至るまで、また農学から医学に至るまで多くの分野で応用されている。
代謝という用語は、英語では metabolism と書くが、これはギリシャ語の Μεταβολισμός （変化、崩壊の意）から派生したものである。代謝の科学研究史は400年に及ぶ。ヒトの代謝に関する最初の制御実験はサントーリオ・サントーリオが、1614年に著書 Ars de statica medecina で発表したものである。この本は、サントーリオ自身が食事、睡眠、労働、交接、飲酒、排泄の前後でいかに体重が変化したかを説明している。サントーリオは、摂取した食物のほとんどが「不感蒸泄 insensible perspiration」と彼が命名した過程を経て失われることを見出した。
預言者としてのエゼキエルは、捕囚されて5年目の紀元前593年、ケバル河畔に住んでいた頃に、イスラエルの家に対し預言者活動をするようにとの神の召命を受ける幻からはじまった。「人の子よ、わたしはあなたをイスラエルの民、すなわちわたしにそむいた反逆の民につかわす。彼らもその先祖も、わたしにそむいて今日に及んでいる。彼らは厚顔で強情な者たちである。わたしはあなたを彼らにつかわす。あなたは彼らに『主なる神はこう言われる』と言いなさい。」（エゼキエル書2:3-4)エゼキエル書の前半24章までは、偶像崇拝や異教徒との姦淫など不信仰とされる行いをユダヤの民に対して警告し、審判が下る事を告げている。「それゆえ、主なる神はこう言われる、あなたはわたしを忘れ、わたしをあなたのうしろに捨て去ったゆえ、あなたは自分の淫乱と淫行との罪を負わねばならぬ」（エゼキエル書23:35)次に32章までは、周辺諸国のエジプトなどに対する預言が行われる。「これは雲の日、異邦人の滅びの時である。つるぎがエジプトに臨む。エジプトで殺される者の倒れる時、エチオピヤには苦しみがあり、その財宝は奪い去られ、その基は破られる。エチオピヤ、プテ、ルデ、アラビヤ、リビヤおよび同盟国の人々は、彼らと共につるぎに倒れる。」（エゼキエル書30:3-5)次に、エルサレム陥落後の捕囚民に対する慰めや、祖国への帰還の約束などが預言される。「しかしイスラエルの山々よ、あなたがたは枝を出し、わが民イスラエルのために実を結ぶ。この事の成るのは近い。見よ、わたしはあなたがたに臨み、あなたがたを顧みる。あなたがたは耕され、種をまかれる。わたしはあなたがたの上に人をふやす。これはことごとくイスラエルの家の者となり、町々には人が住み、荒れ跡は建て直される。わたしはあなたがたの上に人と獣とをふやす。彼らはふえて、子を生む。わたしはあなたがたの上に、昔のように人を住ませ、初めの時よりも、まさる恵みをあなたがたに施す。その時あなたがたは、わたしが主であることを悟る。」（エゼキエル書36:8-11)「あなたは彼らに言え。主なる神は、こう言われる、見よ、わたしはイスラエルの人々を、その行った国々から取り出し、四方から彼らを集めて、その地にみちびき、その地で彼らを一つの民となしてイスラエルの山々におらせ、ひとりの王が彼ら全体の王となり、彼らは重ねて二つの国民とならず、再び二つの国に分れない。彼らはまた、その偶像と、その憎むべきことどもと、もろもろのとがとをもって、身を汚すことはない。わたしは彼らを、その犯したすべての背信から救い出して、これを清める。そして彼らはわが民となり、わたしは彼らの神となる。」（エゼキエル書37:21-23)また40章以降には、神殿の再建や礼拝の規定、将来の国家への細かな規定などが書かれている。このように、エルサレム陥落により一端は帰還する希望を失った民も、エゼキエルの国家再興の預言と具体的な詳細を聞かされ、帰還の希望を抱いたのではないかと言われている。そして、エズラとネヘミヤの時代に帰還する人々たちによる第二神殿の建設と国家復興へとつながっていく。