El objetivo último de la Línea es contribuir a un conocimiento mejor y mas completo de la fisiopatología humana y utilizar este conocimiento para desarrollar estrategias que prevenga o curen la enfermedad. La investigación en la línea de Medicina Celular y Molecular se ha estructurado en tres sublíneas: La sublínea de Genética y Modelos Experimentales de Enfermedad aprovecha estas importantes estrategias de la investigación biomédica para profundizar en las bases moleculares de la patología, para identificar dianas terapéuticas y para implementar estrategias de alto-rendimiento encaminadas al descubrimiento de nuevos fármacos. La sublínea de Patología Vascular y Hemostasia tiene como objetivo entender los procesos moleculares y celulares implicados en enfermedades específicas relacionadas con la pared vascular y el miocardio o con estados alterados de la hemostasia. Finalmente, ls sublínea Mecanismos del Desarrollo, Degeneración y Envejecimiento centra su investigación sobre estos procesos para entender los mecanismos patogénicos de enfermedades, como la retinitis pigmentosa o el Alzheimer, y para desarrollar estrategias diagnósticas y terapéuticas.
La Línea anima a establecer colaboraciones entre sublíneas y con otras líneas en el CIB para desarrollar una investigación biomédica interdisciplinaria de la alta calidad que aumente la competitividad internacional de los grupos de investigación individuales. La Línea busca la incorporación nuevos procesos tecnológicos e infraestructuras experimentales y apoya el desarrollo de investigaciones pioneras en biomedicina mediante la incorporación de investigadores jóvenes brillantes. La Línea también apoya las iniciativas de transferencia de tecnología y anima a la creación de valor añadido para la investigación translacional protegiendo adecuadamente los resultados y reactivos científicos producidos por los grupos de investigación. Ese valor añadido ha dado ya lugar a la generación de spin-offs dentro de la  Línea y facilitará la creación de otras spin-offs en el futuro.