细胞调控网络研究是一个具有挑战性的科学研究领域。随着新的实验技术和理论的出现，科学家对细胞调控网络的认识取得了巨大的进步，其中一个重要成果是定量模型的发展。细胞调控网络的定量模型将对提高操纵生物系统的能力产生深远的影响，并为寻找新能源提供了机会，有助于降低人类对生物圈的影响，并促进关于癌症和衰老等重要疾病状态的理解。

细胞网络是已知的复杂自然系统。即使在诸如大肠杆菌这样的“简单”有机体中，至少有4000个基因和不同分子间成千上万的相互作用。在人类细胞中的相互作用的数量更多。为什么会这么复杂？据推测，最早的生物体比较简单，为了能够在竞争激烈的环境中生存，生物体发展出感官和决策的能力远超满足基本生存的需求。在几乎所有生物中看到的信号和遗传网络，其复杂性和微妙性远超出了大多数人工技术系统。

生物化学家和分子生物学家已经确定活细胞中的很多成分，研究了众多相互作用，描绘出了各种细胞调控网络。通过细胞调控网络，人们可以展示许多在工程技术上已经为人们所熟知的反馈回路，如开关、逻辑门、振荡器，过滤器和其他控制和决策装置。根据反馈回路的知识，科学家可以将一个复杂的调控网络根据具体的功能拆分成一个个模块。细胞调控网络研究催生出一个新的工程领域——合成生物学。合成生物学利用模块化的生物元件组建新的生物网络。

通过数学建模和新的理论方法的应用，结合实验技术的快速发展，科学家能够更深入地了解细胞调控网络的结构和功能。通过研究，人们发现细胞调控网络并不是相对静态的结构，而是一个高度动态的网络。

与人类工程系统类似，细胞调控网络在时间和空间上是分层的。最基础的层面是化学反应，如单分子和双分子反应。所有细胞的行为都是建立于化学反应基础之上的。单纯的单分子或双分子反应仅能表现出很简单的行为，只有当组合成更复杂的结构才会出现更有趣的行为。例如，在酶促反应过程中会出现复杂的S型反应曲线。这些复杂的化学反应行为源于质量守恒和非线性。从简单的酶动力学到复杂的信号传导，整个网络的分层开始变得更为复杂。而对网络动态研究的一个特点就是要在不同层次上对网络及其动力学特征加以理解。在提高信号处理能力方面，细胞调控网络是一个极其丰富的资源，其中大部分资源尚待开发。