单分子生物物理学（Single-molecule biophysics）是生物物理学中最重要的研究领域之一。单分子生物物理学具有高时间和空间的分辨率，以及单个分子的探测灵敏度。与传统的生物化学测量相比，它的最显著的优势在于能够消除时间和空间上的平均化效应，从而揭示出生物化学反应中潜在的随机性，并让小概率及中间过渡态化学反应的观测成为可能。单分子生物物理学研究的主要研究内容是关于分子生物学中的蛋白质与核酸的相互作用机理，天然具备与遗传学、分子生物学、以及生物化学等多学科交叉研究特征。正因为如此，单分子生物物理学从上世纪九十年代末一经开启，就迅速成长为前沿交叉科学研究中不可或缺的研究领域之一。短短的十几年间，2014年的诺贝尔化学奖与2018年的诺贝尔物理奖就两次颁发给单分子生物物理学，这足以显示这一研究领域的重要科学意义。