分子细胞卓越中心成立于2015年，依托中国科学院原上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所（简称生化与细胞所）建设及管理。2019年分子细胞卓越中心获批国家事业单位法人。
原生化与细胞所成立于2000年5月，由中国科学院原上海生物化学研究所与中国科学院原上海细胞生物学研究所整合而成。上海生物化学研究所的前身是1950年成立的中国科学院生理生化研究所“生化大组”，后于1958年独立建所，名为生物化学研究所。上海细胞生物学研究所的前身是1950年成立的中国科学院实验生物研究所“发生生理研究室”，1953年其他研究室独立建所，发生生理研究室沿用实验生物研究所名，直至1978年更名为上海细胞生物学研究所。
经历半个多世纪的风雨和几代科学家的艰苦创业和奋斗，分子细胞卓越中心（她的前身）先后取得了人工合成牛胰岛素、人工全合成酵母丙氨酸转移核糖核酸、卵母细胞的受精成熟和单性生殖、家鱼的人工繁殖等具有重大国际影响的原创性成果，多次获得国家自然科学、科技进步一等奖。不仅在国内享有崇高的科学和社会声望，也为国际同行所瞩目。
分子细胞卓越中心致力于生命科学前沿基础研究与应用基础研究，依托分子生物学国家重点实验室、细胞生物学国家重点实验室、上海市分子男科学重点实验室，开展基因调控、RNA与表观遗传学，蛋白质科学，细胞信号转导，细胞与干细胞生物学，癌症和其他重大疾病机理等领域的研究。中心高质量产出持续增加，2019年起以第一单位/通讯作者发表SCI论文约870篇，其中在Science、Cell、Nature期刊上发表论文31篇，IF≥10的高水平论文约400篇；5项成果荣获上海市自然科学奖一等奖，2项成果入选年度“中国生命科学十大进展”。
分子细胞卓越中心目前有生物化学与分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生物信息学、基础医学（免疫学）博士等5个学位的博士学位授权点。
分子细胞科学卓越创新中心现有分子生物学技术平台、细胞分析技术平台、化学生物学技术平台、动物实验技术平台、果蝇资源与技术平台、斑马鱼技术平台、细胞库/干细胞技术平台、生物信息学平台、GTP中心等9个技术平台。中心正积极推进“基因组标签计划(GTP)”，已成功制备1823个标签细胞系和334个标签小鼠品系，供国内外32个研究机构、72个团队使用，在国内外蛋白质功能研究中被广泛应用；与中国科学院大学共建国科大杭州高等研究院生命科学与健康科学学院，推动科教融合发展。
分子细胞科学卓越创新中心重视学术交流与国际合作，以“派出、来访”等交流形式为基础，推动实体的科研合作，增强中心国际学术影响力。中心积极承担国家或双边、多边国际合作项目，打造“王应睐讲座”和Cell Research Symposia等高水平国际学术交流活动，稳步推进海峡两岸及东亚地区院所的长期交流，拓展国际交流的广度与深度。
分子细胞卓越中心是中国生物化学与分子生物学会、中国细胞生物学学会、上海生物化学与分子生物学学会、上海细胞生物学学会的挂靠单位，并主办Cell Research（2023年影响因子为44.1）、Journal of Molecular Cell Biology、Acta Biochimica et Biophysica Sinica、Cell Discovery等英文学术期刊和《中国细胞生物学学报》、《生命的化学》等中文期刊。
