Doku bilimi, Latince kökenli "Histoloji" kelimesinin Türkçeye çevrilmiş halidir. Canlı hayvan ve bitki hücre dokularının oluşumu ve yapısını kendine özgü işlemleri ile inceleyen ve araştıran bilim dalına verilen isimdir. Doku biliminin temel hedefi, hücreler ve diğer biyolojik organizmalar arasındaki yapı ve işleyiş süreçlerini düzenli bir şekilde takip etmektir. Mikroanatomiyi de kapsayan bu bilim dalında dokularla ilgili araştırma yapmak için doku incelemesi cerrahi biyopsi ile elde edilir.

Dokularla ilgili ilk bilimsel araştırmaları yapan bilim insanları Malpighi, Schleiden, Leeuwenhoek ve Schwann'dır. Doku biliminin gelişimi, mikroskobun icadı ile büyük bir ivme kazanmıştır. Hücre şekilleri, hücrenin diğer elemanları, hücreler arası bağlantılar ve hücre ile diğer organizasyonlar arasındaki ilişkiler, mikroskobun icadı sayesinde gözlemlenmeye başlanmıştır.

Modern anlamda histolojinin ilk önemli gelişimi, 1830 yılında Alman bilim insanı Schwann tarafından ortaya atılan "Hayvan ve bitki hücrelerinin çekirdek kısmı, hücrenin en önemli ve en basit bölümüdür" teorisi ile gerçekleşmiştir. İlerleyen yıllarda mikroskop ve diğer teknik cihazlar kullanılarak doku alınması ve hücre organizmasının bazı temel özellikleri tanımlanmıştır.

Hücreyi iki şekilde incelemek mümkündür. İlkinde, hücre çalıştığı yerde inceleme işlemi yapılır; bu işlem bazı zorlukları beraberinde getirir. Zorluklar arasında çalışan vücut üzerinde cihazların kullanılması, belirli bölge anestezileri gibi hastayı yoran sıkıntılı doku analiz işlemleri bulunur. Bu nedenle ikinci olarak, çalışan canlı dokunun yerinden alınarak canlılığını kaybetmeden laboratuvar ortamında ısı, nem ve hijyen kurallarına uyularak yapılan doku inceleme işlemidir. Bu işlemin gerçekleştirilmesinde mikrotom cihazlarının etkin kullanılması ve hastanın konforu açısından oldukça başarılı bir doku inceleme yöntemidir.

Vücudun bütün organlarından alınmış olan doku örnekleri laboratuvar ortamında üretilip çoğaltılarak, saf hücreler haline getirilmiştir. Bu hücreler belli tip hücreler ile bir araya getirilerek çeşitli tespitler yapılmıştır. İncelemeler sonucunda hücrelerin dış dünyada meydana gelen hastalık ve diğer gelişmelere ne gibi tepki verdiği, hasta hücrenin ne şekilde iyileştirilebildiği gibi sonuçlar elde edilmiştir.

Vücuttan alınan kan ve diğer sıvıların incelenmesinde, lamel üzerine yayılan kültür, gelişmiş mikroskoplar aracılığı ile incelenir. Bu işleme "yayma işlemi" denir.

Dokuların analiz ve sentezlenmesinde kullanılan kimyasal maddelerin uygulamadaki dağılışı, hücrenin fonksiyonları ile ilgili bilgiler verir. Doku ve hücre içeriğinin ultraviyole ışınlarını ne şekilde geçirdiği ve yansıttığı, hücreden geçen ışığın kırılma farkları, aynı boyar maddenin tekrar kullanılması gibi incelemelerin yapıldığı aşamadır.

Elektron mikroskobunun üretilmesi ile doku ve hücrelerin detaylı incelemeye tabi tutulabilmesi sağlanmıştır. Dokuyu 200.000 defa büyütebilen bu makine, görüntünün fotoğrafını da alarak daha fazla inceleme ve ders konusu olabilmektedir.