分子生物学实验室是国家中医药管理局于2009年认定的省部级重点实验室，依托单位为中国中医科学院广安门医院，主任为李敏研究员。
实验室现有7名科研人员，其中高级职称4名、博导1名、博士4名、在站博士后2名、在读硕士2名。学术带头人吴志奎研究员，主要研究方向为中医"肾生髓"理论在地中海贫血治疗中的应用；学科带头人李敏研究员，主要研究方向为中西医结合治疗糖尿病的临床与基础研究；科研项目设计员刘咏梅副研究员，主要研究方向为中西医结合治疗心血管疾病的分子机制研究；方素萍副研究员，主要研究方向为中药治疗地中海贫血的分子机制研究。

一、基因分析技术服务
提供基因分析、基因表达与调控技术服务，采用分子生物学技术检测血红蛋白、珠蛋白mRNA表达及造血刺激因子活性与表达，血红蛋白稳定蛋白mRNA的表达，γ-珠蛋白的表达，骨髓有核细胞转录因子及造血刺激因子活性与表达。
二、蛋白质研究技术服务
提供蛋白表达与翻译后修饰技术服务，开展蛋白质相关检测与分析。
三、细胞生物学技术服务
建立细胞生物学技术平台，提供细胞水平的相关实验技术服务。
四、分子药理与分子免疫技术服务
建立分子药理与分子免疫技术平台，掌握分子药理相关的实验技术，开展分子水平药物作用机制研究。
五、疑难病中医药治疗研究服务
在世界性疑难病单基因遗传改变所致的地中海贫血的中医药治疗研究中，充分挖掘中医"肾生髓"理论及其指导下制定的中医复方对疑难疾病基因表达调控的分子机制和中医理论的科学内涵。通过与临床研究紧密结合，在挖掘名老中医经验临床基础及探索中医药理论的科学内涵方面提供研究支持。