生物数学、计算机模型和系统论研究生物的理论科学，创立于贝塔郎菲的一般系统论与生物学应用。

理论生物学是一门以量化工具研究生物学的学门，在生物学领域中，有许多学门皆有一部分是以理论生物学方法来进行研究，例如在神经科学领域中，有一门计算神经科学（computational neuroscience）- 属于计算生物学，就是属于一个理论学门。

理论生物学家倾向于利用数学及计算机（电脑）工具来对生物世界中的现象进行解释，涉及生物数学、计算机建模、计算生物学等方法。

理论生物学为著名一般系统论和系统科学创始人贝塔郎菲创立，在1973年英文版《一般系统论：基础、发展和应用》一书中明确阐述了他提出的“有机体生物学”的“有机体”为“整合”或“系统”等概念，同时，论述了以计算机方法和开放系统论来研究生物学，尽管贝塔郎菲的兴趣超越了生物学，但仍然包括了系统生物学的概念与原理、方法，以及建立了一些数学方程式与模型，奠基了理论生物学或更具体地为理论系统生物学。