相关量子过程被研究的生物学现象主要包括对辐射的频率特异性吸收（出现在光合作用和视觉系统等内）、化学能到机械能的转化、动物的磁感受及许多细胞过程中的布朗马达。该领域还在积极地研究磁场及鸟类导航的量子分析并可能为许多生物体的昼夜节律（生理节律）的研究提供线索。例如，1938年R.F.施密特就已开始对致癌芳香烃类化合物进行研究，试图说明致癌活性与分子的电子结构之间的关系。以后经过普尔曼等人的工作，现已成为量子生物学的一个重要组成部分。只要生物分子本身的化学结构或各级结构已经清楚，就有可能研究和这种分子相联系的生物学活性的本质，或者它们之间的相互作用。因此量子生物学所研究的问题实际上涉及分子生物学的全部内容。例如重要生物大分子的物理性质、各级结构与功能；酶的结构与催化机制；酶与底物、酶与辅酶、抗原与抗体之间的特异作用；高能磷酸物的电子构造与能量关系；致癌物质的作用机制；药物作用机制；活体中电子、质子与能量迁移及转化关系等等。为了方便起见，可以把量子生物学的内容归纳为以下四个方面：
电子结构反应活性这是60年代前后量子生物学的主要研究领域。以核酸为例，核酸中的5种碱基都是共轭系统，由于结构不同,对辐射的抗性也不同。一般来说，嘌呤的抗性大于嘧啶；同为嘌呤，腺嘌呤又大于鸟嘌呤。按抗性大小可排列成下列次序：A>G>C>U>T量子生物学计算表明,这5种碱基的每个π电子的共振能的大小（能量指标之一，说明体系的稳定程度）正好符合上述次序。又如3环以上、7环以下的许多芳香烃，其中有不少有致癌活性；能致癌的烃中，其活性又有强弱不同。为了从理论上说明这一问题,普尔曼等提出了K区理论。图中画出了一个芳香烃1,2-苯并蒽的K区和一个L区。K区是进行键反应的部位，L区是进行对位加成反应的部位（见图芳香烃1,2-苯并蒽的K区和L区）。他们认为,致癌烃应具有化学反应能力强的K区,而L区则应较弱。他们计算了几十种芳香烃，并分别用复合指标（包括键本身以及键所涉及碳原子的电子指数和能量指数）说明有无致癌活性及其强弱的判据。结果虽然还不十分满意，但基本上为致癌活性与电子结构关系提出了理论依据。但应指出，对孤立分子结构的研究只是一个方面，只有深入研究分子与其作用对象相互作用时的结构改变，才能得到更为满意的结果。
生物大分子构象与功能蛋白质与核酸的空间结构及其在功能过程中的意义是这方面的主要研究课题。由于生物大分子涉及大量原子，在研究中遇到许多困难，所以这方面工作开展较晚。但对蛋白质和核酸都已了解到半导体性这一独特性质的存在。这是由于弱力将不同的单元(例如蛋白质的多肽链)连结在一起而形成的。在这种情况下，π电子可以跨越不同的单元而非定域化。原来的能级即组合成为有一定宽度的能带。许多人用不同的方法计算过能带间隙与宽度，目前由于计算方法比较粗糙，和实际结果符合得不很理想。但对这一性质的说明及其在能量传递中的重要性提出了一定的根据。近年来，大分子处于溶液状态下的溶剂化效应很受重视，特别是认识到水不仅作为生命物质的“介质”而存在，而且和大分子通过相互作用结合在一起，形成一个整体。量子力学计算能给出有关水合位置的确切信息(见生物水)。对于某些药物，例如，组胺在两种不同构象中产生不同的生理作用(分别刺激回肠与胃的分泌)，也能从构象能量图加以说明。
特异作用与识别机制生物学领域的一个重要特征是相互作用的特异性。药物能和细胞表面的特异受体相互作用。一个抗体分子可以从105个分子中识别出能与之结合而起反应的抗原分子。对于这种特异作用的机制过去只从分子大小、形状和能否密切配合的所谓“锁与钥”的关系去理解。显然,这种单纯“形态学”的观点还必需进一步从“功能”的角度加以深化，也就是研究特异作用力及其引起的构象变化。这方面工作目前不多，有待发展。但对许多生命现象的阐明（酶作用、免疫作用、药物作用等）显然具有关键性的作用。