Z bioinformatyką związana jest ściśle biologia molekularna. Na rozwój tej drugiej dziedziny miały wpływ przede wszystkim dwa dokonania w latach 50 XX wieku. Pierwszym z nich było odkrycie w 1953 r. przez Jamesa Watsona i Francisa Cricka struktury podwójnej helisy DNA przechowującego informację genetyczną we wszystkich organizmach żywych. Drugim było określenie przez F. Sangera w 1952 r. pełnej sekwencji aminokwasów insuliny. Eksperymenty biologiczne zaczęły generować ogromne ilości danych, które okazały się trudne do przechowywania i „ręcznego” przetwarzania. Z tego powodu wykorzystanie komputerów i informatyki stało się niezbędne przy pracy biologów.
Pionierką w tej dziedzinie była Margaret Oakley Dayhoff – twórczyni pierwszej bioinformatycznej bazy danych, w której zgromadziła wszystkie dostępne sekwencje białkowe. Dzięki kolejnym dokonaniom, takim jak zsekwencjonowanie po raz pierwszy pełnego genomu DNA przez Fredericka Sangera, zapotrzebowanie na bioinformatykę znacznie się zwiększyło, a jej rozwój wyraźnie przyspieszył. W latach 80. XX wieku powstał GenBank, amerykańska bioinformatyczna baza danych zbierająca i gromadząca sekwencje nukleotydowe.