植物營養分子生物學，是指從基因水平和亞細胞水平上，研究各種養分元素在植物體內的生理功能的學科。植物營養分子生物學主要是採用分子生物學實驗技術，來闡明各種植物營養生理和遺傳機制。目前植物營養分子生物學的研究已經逐步形成了一套固定研究模式，如表型觀察、基因分離、組織和細胞定位、功能鑑定、表達調控機制等一系列實驗步驟。具體研究思路可分為正向遺傳學和反向遺傳學。具體的研究方法有突變體篩選、過量表達、基因沉默、基因干擾、異源表達、基因功能互補驗證、GUS染色定位、膜片鉗技術、MicroRNA等。突變體庫的構建也有不同方法，如化學誘變法、7射線輻射法、T-DNA插入文庫篩選等。
目前，通過篩選各種營養突變體，進一步分離其編碼基因，進而鑑定其功能，並進行組織定位，確定基因表達特徵，已發展為植物營養分子生物學研究較為普遍的方法。植物營養分子生物學的具體研究內容主要包括養分吸收轉運體和養分代謝相關基因的分離、鑑定和功能分析。21世紀以來，隨著各種分子生物學技術的廣泛套用，許多離子或分子（如硝酸根離子、銨根離子、磷酸根離子、鉀離子、鈉離子、矽酸、鐵載體、硼酸、砷酸、亞砸酸和一些重金屬如鎘、鉛）跨膜轉運體相繼被分離鑑定。
