现代植物学以研究层次和重点不同而划分为五个主要分支： 植物学
植物形态学是研究植物的形态和结构（由细胞到器官各个层次）的学科，分支学科有植物细胞学、解剖学（专注于内部结构）、组织学（关心特殊种类细胞的性质）、植物胚胎学等。
植物生理学是研究植物各部分或整体的功能和行为的学科，它和植物生物化学紧密相联。后者研究植物生命过程中化学组成和变化。植物生物化学还有一个重要分支——植物化学——研究植物次生代谢的化学产品。
植物遗传学是研究植物的种质和遗传、变异等现象的学科（因此和研究植物进化相联系）。
植物生态学是研究植物和其环境的关系的学科,在其定义上还更广泛一些，因为除去它本身特殊的方法之外，它既牵涉到区系学也牵涉到生理学。和它紧密联系的是植物地理学（包括地植物学）研究植物和地球表面的关系和植物社会学（植物群落学）研究植物群落。 酸角树王
植物分类学是研究植物的分类和命名的学科，它们的系统和演化（包括区系学，研究特定区域的全部植物，其种类分布、起源和发展）。这些区分并不是绝对的，为明了植物的功能和行为，必须了解植物结构的一些知识。分类学家在一个谱系的理论上来将植物分类，他也要关心进化。植物细胞学研究植物的各个细胞，部分是形态学，部分是生理学，而部分是遗传学等等。
此外，还有些特别分支如以研究对象的类群不同而划分的分支，如藻类学。藻类象真菌一样相当小而简单，但有各种色素能自制食物。它们组成海洋浮游生物的大部分，在未来可能是人类食物的重要来源。地衣学研究藻菌共生的地衣。
苔藓学研究较大多数植物稍小而生殖过程较复杂的苔藓植物。蕨类学研究更大的开始有维管束的植物，在这一类群中有石松、木贼和羊齿，并研究它们怎样向有花植物迈进。与应用密切相关的分支则有经济植物学，探讨植物和它们用途的各个方面。
民俗植物学家则对各民族利用植物的不同方式感兴趣。古植物学研究已绝灭的植物（又是古生物学的分支），它们是写在岩石里面的进化史。孢粉学研究远古的花粉、孢子，也属微古生物学的一个重要方面。当然古植物学和孢粉学也是研究植物进化和植物地理学尤其是植物历史地理学和区系学的重要手段。
古希腊亚里士多德的学生提奥夫拉斯图－－植物学的创始人
他在公元前300年写的《植物历史》或称《植物调查》一书，在哲学原理基础上将植物分类，描绘其各部分、习性和用途。
瑞典植物学家林奈－－确立双名制
1753年发表“植物种志”，确立了双名制。他将生殖性状（花）用作重要分类依据，他确立的24纲主要建立在花的雄蕊数目上；每个纲再用花柱的数目分成目。这个系统的简单性使人容易接受因而促进了植物的采集和调查，但由于此法含糊了自然分类而有害于植物学。如按林奈系统使百合和小檗同在一目，而鼠尾草和同类的薄荷却分了家。他的贡献还在于把约6000种植物归入各属（今天还用同样安排），仔细描写，并校勘了他所知的种和以前植物学家的命名和描写，再按双字命名法命名。此法立即被其他植物学者所接受。只有从1753年开始，从一个学者到另一个学者去跟踪一种植物才比较容易和可能。此后与分类学进展相并行的植物解剖学、植物生理学、植物胚胎学等的研究也就发展起来了。 植物学家林奈